Transformaciones De La Materia

TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA

Valeria Barraza Marimón - José David Cervantes - José Alejandro Castro - Carlos Santiago - Carlos Martínez.

Universidad del Atlántico.

Palabras clave: cambio, físico, químico.

En el presente informe, se detalla sobre la experimentación con diferentes sustancias químicas para reconocer diversas alteraciones de éstas al combinarse, determinar las propiedades de cada una e identificar si les ocurre un cambio físico o químico al mezclarse unas con otras. Asimismo, al usar ciertos reactivos peligrosos se hace uso de equipamiento de seguridad, por tanto también se profundiza sobre el cuidado que se debe tener al manipular sustancias peligrosas.

Introducción. Nuestra comprensión de la naturaleza y la composición de la materia están íntimamente ligadas con la comprensión actual de la gran variedad de cambios que experimentamos o que vemos a nuestro alrededor, por ejemplo: La sal de cocina disuelta en agua, la ignición de la madera, el doblaje del cobre, la trituración del hielo, el hierro oxidado, la dinamita en explosión, la quema de combustibles fósiles, etc. La ocurrencia de esta gran variedad de cambios o alteraciones en la naturaleza se denomina fenómenos. Los fenómenos suceden cuando en alguna sustancia se produce una alteración en sus propiedades. Por ejemplo, la quema de una hoja de papel es un fenómeno, debido a que la composición del papel se ha alterado por causa de la ignición. Existen fenómenos físicos y químicos. Son fenómenos físicos o cambios físicos los que se llevan a cabo sin la formación de nuevas sustancias, es decir, sin alterar la composición química. Por ejemplo, en la mezcla de agua (H2O) y cloruro de sodio (NaCl) los dos compuestos siguen conservando su naturaleza, simplemente se produce una solución y no se generan nuevas sustancias. Son fenómenos químicos o cambios químicos los que se llevan a cabo con la formación de nuevas sustancias, es decir, alterando la composición química. También se les llama procesos químicos o reacciones químicas, por ejemplo: El producto resultante de un fuerte calentamiento de las limaduras de hierro y azufre en polvo. Se ha producido una nueva sustancia, pues el producto obtenido posee propiedades diferentes a las sustancias originales. Los cambios químicos generalmente van acompañados por cambios visibles, como formación de coloración, cambio de coloración, desprendimiento de un gas, formación de precipitado, absorción y/o desprendimiento de calor o luz (energía).

En la presente experiencia, se ilustra por medio de la observación de algunos fenómenos, las características de los cambios físicos y químicos que ocurren en la materia y se identifica el tipo de proceso que ocurre en cada una de las actividades determinando igualmente los cambios en las propiedades de cada uno de los ensayos.

Metodología. Para empezar, con la espátula se toma una pizca de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4•5H2O), se introduce en un tubo de ensayo (1). El sulfato de cobre es una sal de color calipso en estado sólido. Seguidamente, se le adiciona agua destilada al sulfato de cobre en el tubo de ensayo. Esto se hace gota por gota para notar si ocurre algún cambio. Se llena el tubo de ensayo y se agita la mezcla para que se disuelva correctamente. El agua, originalmente incolora, se tiñe de color azul.

Luego, a la solución de sulfato de cobre pentahidratado y agua destilada se le adiciona una pizca de zinc (Zn) pulverizado, sólido y de color gris (1). Se deja en la gradilla para su próxima observación. Al pasar 20 minutos, se observa un precipitado de color café. También se observan pequeñas y no muy numerosas burbujas.

Seguidamente, se toma una cinta de magnesio (Mg) de 1 cm de longitud y se pone directamente sobre el fuego del mechero (1). Al pasar unos minutos, ocurre la combustión de la cinta. Se observa una llama blanca, incandescente. También se observa que la cinta se funde y queda una especie de sustancia blanca adherida a las pinzas.

Paso seguido, se toma una pizca de cobre pulverizado (Cu), color rojizo en estado sólido, se coloca en una cuchara de combustión y se expone a la llama (1). Al pasar 30 segundos el color rojizo se empieza a aclarar, pasando a ser rosado y las pequeñas partículas se empiezan a agrupar. Se retira de la llama y se deja enfriar por 20 segundos. Luego se le agrega agua destilada en pequeñas gotas y se observa que el cobre se torna de color verde-rojo y se forman grumos. Nuevamente se expone a la llama, y luego de 1 minuto la llama se torna de un color azul verdoso al igual que la mezcla. La mezcla se evapora poco a poco y se nota un olor característico.

En el siguiente experimento, se toma una pizca de sulfato de cobre pentahidratado y se vierte en la cuchara de combustión (Fig. 2a) (1).

Fig. 2a. Sulfato de cobre pentahidratado.

Se expone a la llama y luego de 30 segundos comienza a deshidratarse. De ser de un color calipso pasa a ser blancuzco, por la deshidratación (Fig. 2b).

Fig. 2b. Deshidratación del sulfato de cobre pentahidratado.

A continuación, se retira de la llama y se deja enfriar por 20 segundos. Se le adicionan pequeñas gotas de agua destilada y se observa que el sulfato de cobre retoma su color calipso característico porque se rehidrata, pero se forman grumos. Se expone nuevamente al fuego y una vez más ocurre la deshidratación del sulfato de cobre, y ésta vez también se evapora junto con el agua (Fig. 2c).

Fig. 2c. Evaporación del sulfato de cobre.

Desprende un olor característico. Al final, luego de 2 minutos de fuego continuo, el sulfato pierde casi totalmente el color azul (Fig. 2d).

Fig. 2d. Sulfato de cobre al final del experimento. Nótese la formación de grumos.

Para la siguiente experiencia, se pone una pizca de cloruro de sodio (NaCl) cristalizado, color blanco y se vierte en la cuchara de combustión (Fig. 3a) (1).

Fig. 3a. Cloruro de sodio.

Se expone al fuego y luego de 30 segundos empiezan a ocurrir pequeñas “explosiones”. Ocurre un fenómeno de deshidratación y el compuesto se empieza a tornar grumoso (Fig. 3b). También se nota una llama amarilla.

Fig. 3b. Formación grumosa y llama amarilla causada por la exposición al fuego del cloruro de sodio.

Se retira del fuego, se enfría por 20 segundos y se le agregan unas cuantas gotas de agua destilada (Fig. 3c). Cuando se adicionan las gotas el compuesto se rehidrata, pero los grumos se tornan más duros y se nota algo de cloruro de sodio quemado. Luego de esto, se expone de nuevo al fuego y ocurre la evaporación total del agua destilada y la consecuente deshidratación. Vuelven a ocurrir las pequeñas explosiones y la mezcla se solidifica de tal manera que se torna muy dura (Fig. 3d).

Fig. 3c. Vertimiento de gotas de agua destilada sobre el cloruro de sodio.

Fig. 3d. Resultado de la experimentación con cloruro de sodio. Nótense las partes quemadas y duras.

Siguiendo con otro experimento, se toman 2 ml de ácido clorhídrico con la pipeta (HCl) y se vierten en un tubo de ensayo (Fig. 4a) (1). Con la espátula, se toma una granalla de zinc (Fig. 4b) y se le adiciona al ácido clorhídrico. Al instante se observa un burbujeo y la salida de un gas. El tubo de ensayo se calienta puesto que la reacción es exotérmica (Fig. 4c).

A continuación, la cuarta parte de un tubo de ensayo se llena con una solución de carbonato de sodio 1,0M (Na2CO3) y otro tubo de ensayo se llenado, hasta la cuarta parte, con una solución cloruro de calcio 1,0M (CaCl2) (1). Se observa que el carbonato de sodio es incoloro y el cloruro de calcio es de un tono amarillo muy débil. Se mezclan en un beaker y se agita la mezcla.

Fig. 4a. Ácido clorhídrico.

Fig. 4b. Granalla de zinc.

Fig. 4c. Momento del vertimiento del zinc en el ácido clorhídrico.

Se observa que ocurre una reacción, la mezcla ahora es blanca y se notan grumos de alguna sustancia en el fondo del beaker (Fig. 5a). Son productos de una reacción química.

Fig. 5a. Mezcla de carbonato de sodio y cloruro de calcio. Nótese la apariencia blancuzca.

Finalmente, a la mezcla de carbonato de sodio y cloruro de calcio se le adicionan unas gotas de ácido clorhídrico (Fig. 5b) (1).

Fig. 5b. Proceso de vertimiento de ácido clorhídrico en la mezcla.

Se observa una reacción, efervescencia, y la mezcla se evapora poco a poco (Fig. 5c). Es otra reacción química que se detallará más adelante.

Resultados y discusión. Los resultados de los experimentos fueron los esperados. Se observaron varios fenómenos llamativos:

• La llama que emitió la cinta de magnesio expuesta al fuego. Flama blanca e incandescente que coincide con los colores del espectro de los metales.

• El precipitado de zinc cubierto de cobre dentro de la nueva solución de sulfato de zinc.

Fig. 7a. Precipitado de zinc.

• La flama amarilla emitida por la exposición al fuego del cloruro de sodio.

• La flama azulada-verdosa emitida por la exposición al fuego del cobre pulverizado.

• El producto de la mezcla de carbonato de sodio y el cloruro de zinc.

• La liberación de calor que se produce al verter zinc en ácido clorhídrico.

• El efecto de efervescencia que indica que un gas se escapa al ambiente.

Cuestionario.

1. Teniendo en cuenta cada una de las actividades realizadas y con base en las observaciones hechas, clasifique cada caso

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