INFORME Nº1:

RECONOCIMIENTO Y USO DEL MECHERO

OBJETIVOS

Usar correctamente el mechero de bunsen, tomando las medidas de

seguridad.

Reconocer las partes de la llama no luminosa y luminosa, así también como

el mechero de bunsen.

Comprender como se origina los espectros de emisión y su uso.

MARCO TEORICO

Mechero

Este objeto genera energía calorífica mediante la quema de combustible (gas

propano, butano, alcohol, etc.) En el laboratorio se usan los llamados de BUNSEN,

con los cuales se consigue el mayor rendimiento térmico en la combustión del gas,

son usados como calentadores para acelerar las reacciones químicas de las

sustancias o con el color de la llama distinguir algún elemento.

Mechero de bunsen

Los mecheros de Bunsen se utilizan en los laboratorios científicos para calentar

materiales. En una configuración típica de laboratorio, un mechero Bunsen se

establece por debajo de un pie de soporte que sostiene un tubo de ensayo de vidrio

o vaso que contiene el material a calentar. El quemador calienta el contenido a

través de una sola llama, concentrada que quema una mezcla de aire y gas.

Típicamente hay salidas de gas con quemadores múltiples adjuntos a intervalos a

lo largo de una mesa de laboratorio.

PARTES DEL MECHERO

Barril:

El barril de un mechero Bunsen es un tubo de metal que se enrosca en la base,

con pequeños agujeros llamados orificios de entrada de aire en la parte inferior

que dejan entrar aire en el cilindro. Como se indica en la guía de equipos de la

universidad oriental de Illinois, cuando un mechero Bunsen funciona, el gas natural

extrae el aire en el cilindro a medida que pasa por las aberturas de aire —la

mezcla de aire y gas se enciende en el extremo superior del barril.

Cuello:

El cuello de un mechero Bunsen está situado alrededor de los agujeros de aire en

el fondo del barril. La función del collar es aumentar o disminuir la cantidad de aire

que entra en el cilindro, esto se hace a través de un mecanismo de tornillo. La

acción típica es tres vueltas completas en sentido antihorario para la toma de aire

máximo y se gira en sentido horario para cerrar o disminuir la entrada de aire.

Válvula de flujo de gas:

La válvula de flujo de gas de un mechero de Bunsen está unida a la base,

directamente debajo de donde van los tornillos del barril. La válvula de flujo de gas

es responsable de permitir el gas en el cilindro y se puede ajustar de una manera

similar al collar —tres vueltas en sentido antihorario para abrir el gas por completo,

y se gira en sentido horario para disminuir el gas o para activar el quemador por

completo.

Tubo de entrada de aire:

El tubo de entrada de gas está unido a la base y se extiende a la válvula de flujo de

gas. El tubo de admisión es ondulado y se estrecha en el extremo. Esto es para

que exista un ajuste hermético con la tubería de gas que está conectada al tubo de

entrada, asegurando de que no haya fugas de gas.

Base

Típicamente, la base de un mechero Bunsen es hexagonal (tiene seis lados) y es

generalmente de 2,5 cm o menos de ancho. Una base tiene sujetadores metálicos

en dos lados que lo conectan justo por encima de la válvula de flujo de gas y justo

por debajo del tubo de admisión de gas. La base está diseñada para ser pesada y

robusta para reducir al mínimo los incidentes de los mecheros de Bunsen volcados.

COMBUSTIÓN

Una combustión es toda reacción creada entre el material combustible y el

comburente, activados por una cierta cantidad de energía, creando y

desprendiendo calor, llamado reacción exotérmica. Los materiales sólidos, sufren

una destrucción de su estructura molecular cuando se eleva la temperatura,

formando vapores que se oxidan durante el proceso de combustión.

Los materiales líquidos, en contacto con la cantidad de energía necesaria se

vaporizan mezclándose con el comburente (oxígeno) para dar paso a la llama

creándose así el inicio del incendio.

TIPOS DE COMBUSTION, COMPLETA E INCOMPLETA

Combustión Completa: Toda combustión completa libera, como producto de

la reacción, dióxido de carbono (CO2) y agua en estado de vapor (H2O); no

importa cuál sea el combustible a quemar. Estas sustancias no son tóxicas,

pero el dióxido de carbono es el mayor responsable del recalentamiento

global. Combustible + O2 --------------- CO2 + H2O + energía(luz y calor) El

calor de la reacción se libera, por eso se dice que es una reacción

exotérmica. Esa energía calórica hace evaporar el agua, o sea los productos

de una combustión completa están en estado gaseoso. La combustión

completa presenta llama azul pálido, y es la que libérala mayor cantidad de

calor ±comparada con la combustión incompleta del mismo combustible-.

Entonces, para hacer rendir mejor el combustible, hay que airear el lugar

donde ocurre una combustión. Una ecuación que representa la combustión

completa del metano(principal componente del gas natural) es:CH4 + 2 O2

--------------- CO2+ 2 H2O

Combustión incompleta:

La combustión es incompleta cuando la cantidad de O2 no es suficiente para

quemar de modo completo al combustible. Los productos de la combustión

incompleta varían según la cantidad de oxígeno disponible. Generalmente

se forma monóxido de carbono (CO), gas sumamente tóxico.

LA LLAMA O FLAMA

Cuando se produce la combustión de un elemento inflamable en una atmósfera rica

en oxígeno, se observa una emisión de luz, que puede llegar a ser intensa,

denominada llama.

Todas las reacciones de combustión son muy exotérmicas y desprenden gran

cantidad de energía en forma de calor. La llama es provocada por la emisión de

energía de los átomos de algunas partículas que se encuentran en los gases de la

combustión, al ser excitados por el intenso calor generado en este tipo de

reacciones.

TIPOS DE LLAMA

Atendiendo a como se incorpora el oxígeno a la llama, podemos distinguir:

Llamas de premezcla.- Cuando el combustible y comburente van mezclados

previamente a la combustión, como en el caso de un mechero bunsen. En

estas llamas la combustión es más completa y permiten alcanzar mayores

temperaturas, presentando otras características como la tonalidad azul.

Llamas de difusión.- Cuando el comburente se incorpora a la combustión

debido al movimiento convectivo de la propia llama, como en el caso de una

vela. En este caso la reacción se produce en el exterior de la llama y la

combustión es más incompleta y por lo tanto alcanzan una menor

temperatura. Estas llamas pueden variar de color aunque predomina el

amarillo.

ZONAS O PARTES DE LA LLAMA

Zona interna: La cera fundida de la vela se vaporiza alrededor de la mecha,

creando una zona en la que lo único que hay es gases combustibles por lo

que no puede combustionar. A esta zona también se le denomina zona fría o

zona oscura ya que en ella no se emite luz.

Zona intermedia: En el límite de la zona interna el combustible comienza a

mezclarse con el oxígeno circundante permitiendo su combustión. Es la

región en la que la temperatura es muy elevada de forma que emite luz.

Zona externa: En ella predomina el oxígeno circundante, por lo que los

radicales libres formados en las zonas de mayor temperatura se combinan

con el oxígeno completando la oxidación o bien escapando en forma de

hollín.

o zona fría (cono interno)

o zona reductora (cono luminoso)

o zona oxidante (cono calorífero)

Materiales y equipos

1-Mechero de Bunsen.

2-Manguera

3-Varilla de cobre.

4-Vaso de precipitados.

Compuestos empleados:

1- Fósforo.

2-Agua.

3-Ácido clorhídrico.

4-Cloruro de estroncio.

5-Cloruro de bario.

6-Cloruro de litio.

7-Cloruro de potasio.

8-Cloruro férrico.

9-Cloruro de calcio.

10-Cloruro de cobre.

Procedimiento Experimental

Para poder identificar ciertos compuestos en soluciones mediantes el uso de la

llama se realizara lo siguiente:

1-Fijarse que el mechero esté ajustado correctamente para luego ser conectado a

los conductos del gas.

2-Encendemos el fósforo y lo llevamos a la parte superior del mechero abriendo

lentamente la válvula o llave del gas.

3-Rotando el anillo con mucho cuidado buscamos la llama no luminosa para hacer

una combustión completa.

4-Llevar al mechero la varilla de cobre con los diferentes compuestos como

(cloruro estroncio, cloruro de bario, cloruro de litio, cloruro potasio, cloruro férrico,

cloruro de calcio y cloruro de cobre) siempre y cuando se haya lavado la varilla

con ácido clorhídrico y luego enjuagado con agua antes de completar cada

experiencia.

5-Anotar los colores formados por la acción del fuego con cada compuesto.

Gráficos

Resultados

Al colocar el reactivo en la llama nos da los siguientes colores:

Reactivos Color de la llama

Cloruro férrico (Fecl3) Chispas amarillas

Cloruro de litio(LiCl) Rojo

Cloruro de potasio(KCl) Violeta/Lila

Cloruro de calcio(CaCl2) Anaranjado

Cloruro de bario(BCl2) Verde-amarillo

Cloruro de estroncio(SrCl) Rojo

Cloruro de magnesio(MgCl2) Rojo

Discusión del resultado

-Todos los reactivos usados fueron cloruros ya que estos en su forma pura son

más difíciles de utilizar.

-Si existe una variación en los colores es porque dicho reactivo tenía un porcentaje

de impureza.

-En los cloruros de litio, estroncio y magnesio sale rojo con pequeñas tonalidades diferentes.

Recomendaciones

1-Despues de apreciar los colores respectivos se tiene que lavar bien la varilla ya

que si no es así el color del siguiente experimento puede variar.

2-Al ser un experimento que involucra fuego y gas es necesario tener cuidado al

manejo de las tuberías y llaves de gas.

3-Para ajustar el anillo del mechero se tiene que hacer despacio evitando así que

se apague.

4-Antes de empezar los experimentos averiguar qué hacer en caso de quemarse o

cualquier otra circunstancia que se pueda dar en el laboratorio.

Referencias

1) Química experimental .Luis Carrasco Venegas. Editorial MACRO. 2013

2) Ralph, Petrucci. Química General. 2003

3) Chang, R. (2002). Química general. Editorial Mc Graw Hill, México.

Cuestionario

1. Que otros tipos de mecheros de laboratorios hay, ilustre y describa brevemente.

Aparte del mechero Bunsen existe.

Mechero Meker- Fisher

Es un mechero de laboratorio muy similar al mechero Bunsen en su forma y tamaño, solo que este tiene una base más amplia lo que hace que la llama sea uniforme.

Mechero de alcohol.

Es un mechero fácil de hacer se necesita cuando no requieres una gran cantidad de poder calorífico.

2. ¿Cuál es la composición química del GLP, Gas natural?

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos, y su composición varía según la zona encontrada. Su mayor componente es el gas metano (entre 90-93%) seguido de propano, butano, nitrógeno, helio, entre otros gases.

3. Dibuje la llama no luminosa e indique sus partes desde el punto de vista físico y químico respectivamente.

Zona interna

a. Zona fría

-Físico. Su temperatura es relativamente baja debido a que el gas es enfriado por el aire

-Tiene un color azul oscuro.

-Químico .Se da una combustión completa y la combustión de compuestos volátiles que se reconocen por los colores que toma la llama.

b. Zona de fusión.

Físico .Se encuentra entre el cono exterior y cono interior, es la parte más gruesa

Su temperatura varía entre 1200°C a 1500°C.

Se usa para la fusión de sustancias volátiles.

Químico. Se usa para la combustión de compuestos que resisten a la temperatura elevada.

c. Cono externo

Físico. Tiene un color azul pálido transparente, es la zona más grande

Químico .Se produce la combustión completa y se verifica la más alta oxidación.

d .Cono externo

Físico. Posee un color azul brillante, es el cono más pequeño.

Químico. Se producen las reacciones iniciales de combustión.

Es la zona de reducción más alta que se puede obtener

4. ¿Qué es un espectro continuo, espectro de bandas y espectro de líneas, ilustre cada caso?

Espectro continúo

Un espectro continuo es aquel que distribuye de forma uniforme, solo tiene ciertos valores de energía definidos. Se le atribuye a la agitación térmica de los átomos que ocupan posiciones bien determinadas de equilibrio .Un metal caliente por ejemplo emite un espectro continuo visible que tiene todos los colores que los humanos pueden ver.

Espectro de bandas

Es un espectro que se produce por la absorción de energía por parte de moléculas gaseosas en su mayoría de gran densidad. Cuando los electrones absorben energía y pasan a un nivel superior aumentan su energía de vibración , esto se hace posible gracias a transiciones de energía que se aprecia como un conjunto de líneas o bandas

5. Con los respectivos cálculos responda ¿Cuál tiene menor frecuencia la luz anaranjada (λ= 570 nm) o la luz azul (λ= 460 nm)?

La frecuencia está definida como f= cλ donde c es la velocidad de la

luz( 3x108m/s).

Para la luz anaranjada: 3x108m/s / 570 nm = 5.2631x1014Hz

Para la luz azul: 3x108m.s/460nm = 6.5x10x1014 Hz

Entonces la mayor frecuencia la tendrá la luz azul.

6. Si la llama coloreada de amarillo y de rojo carmín, en dos experimentos por separado, calcular la energía en calorías de cada radiaciones, sí las longitudes de onda que les corresponde son de 5896 Å y 7600Å respectivamente. h= 1,58x10-34calorias.s.

E1=hcλ =

1,58x 10−34 calorias ..5896 Å X3x108m/s= 8,039x10-20cal.

E2=1,58x 10−34 calorias ..

7600 Å x3x108m/s=6.236x10-20cal.

7. El diodo de un láser emite una luz mono cromática cuya longitud de onda es 987nm. Si la energía total emitida por el láser es de 0.52 J, en un periodo de 32s. ¿Cuántos fotones por segundo emite el láser?

Energía de un fotón=6.63 x 10−34 Js (3 x108m /s)

987 x10−9m=2,015x10-19J

Aplicando una regla de 3

0.52J ------ 32s

2,015x10-19J---xs

X=2,01 x10−19 J x32 s

0.52 J=1,23 x 10−17 s

8. Calcule la energía umbral o critica de los átomos de selenio en KJ/mol, si una luz monocromática de 48.2nm de longitud de onda, desprende electrones de la superficie del selenio con una velocidad de 2.371m/s.

12 mv2 máx. + hvo= hv

12 (9,1x10-31 kg) (2,37m/s)2 + energía umbral = 3 x10

8m / s48,2 x10−9m

x 6,63 x10−34 JS

❑

Energía umbral =0,4126 X 10 -17 - 25,556 X 10-31

Energía umbral = 0,4126 x 10 -17 J.

9. Una lámina de plata metálica recibe una radiación de luz monocromática cuya longitud de onda es de 1000ºA si la energía crítica es 7,52x10-12ergios. ¿Cuál es la velocidad máxima en m/s de los electrones emitidos por el metal?

12m v2 max + hvo =hv

Energía cinética + 7,52 x10−12ergios

1ergios x 10−7 joules

❑ = 3x 108m /s1000 x 10−10m

x 6,63 x10−34 JS

❑

Energía cinética = 12,37 x 10 -19

12,37 x 10 -19. = 12 x 9,1x10 -31 v2 máx.

2, 7186 x 2 x 1012 = v2 max

1, 6488 x 10 6 = v max

10. ¿Cuál es la energía cinética de un fotoelectrón emitido por el cesio al recibir una radiación de longitud de onda a 5000ºA?

E = Eo + Ec

Eo = 0

E = EC

hf = Ec

6,63 x 10 -34 J.S x 3x 108m /s5000 x 10−10m

Ec = 3,972 x10 -19

11. La longitud de onda critica para el cesio es de 6600ºA Si h= 6,6 x 10 -27

ergios .Hallar la energía del fotón.

12 mv2 máx. + hvo= hv

EC = 0

hvo = hv

6,6X10-27 ergios x 10−7 joules1ergio

x 3 X 108m/ s6600 x 10−10m

= hv

3 x 10 -19 J = energía del fotón

12. La energía mínima para expulsar un electrón de un átomo de rubidio es 3,46 x 10–19 J.

a) ¿Cuál es la energía cinética del electrón emitido si incide sobre el rubidio luz de las

Siguientes longitudes de onda? I) 675 nm II) 425 nm

Para longitud de onda = 675 nm

12m v2 max + hvo =hv

Energía cinética + 3,46x10-19J = 6,63 x10-34JS x 3 X108m /s

675 x 10−9m

Energía cinética = 29,46 x 10-19- 3,46 x 10-19

Energía cinética = 25,94 x 10-19

Para longitud de onda = 425 nm

Energía cinética + 3,46x10-19J = 6,63X10-34JS x 3 X108m / s

425 x10−9m

Energía cinética = 46,7 X10-19 - 3,46 x 10-19 = 43,24 x 10-19 J.

b) ¿Cuál es la velocidad máxima del electrón emitido?

12 mv2 max = 25,94 x 10-19

12(9, 1 x 10 -31 kg) x v2 max = 25, 94 x 10-19

v2 = 5,7 x 1012

v = 2,3874 x 106 m/s

12 mv2 max = 43,24 x 10-19 J.

12(9, 1 x 10 -31 kg) x v2 max = 43,24 x 10-19 J.

v2 = 9,5 x10 12

v = 3.082 m/s

13. En la siguiente figura se representa gráficamente la energía cinética de los fotoelectrones originados en el cesio y tungsteno, en función de la frecuencia de la luz incidente.

Justifique como verdadero o falsos a cada proposición.

I.- La frecuencia umbral del W es mayor que la del Cs.

Verdadero porque la velocidad máxima y la longitud de onda son inversamente proporcional, y a mayor velocidad máxima , mayor es la energía

II.- La longitud de onda umbral del Cs es menor que la del W.

Verdadero porque la velocidad máxima es directamente proporcional a la longitud de onda

III.- Se requiere menos energía para arrancar fotoelectrones del Cs que del W.

Verdadero, según la relación el Eo que obtengo se cumple que la energia umbral en Cs es menor a la de W

E = Eo + Ec

IV.- A mayor frecuencia de la luz incidente, mayor es la energía cinética de los electrones liberados. Falso mientras más energético sea (mayor frecuencia ),mayor será la energía cinética de electrones emitidos.