Uso del mechero

Introducción

El mechero es una herramienta de laboratorio que es utilizada con distintos fines, dentro de los que se encuentra el uso para calentar, esterilizar, fundir o evaporizar cualquier sustancia o reactivo químico. En la siguiente práctica veremos cómo es el adecuado  uso del mismo y de igual forma conocer el manejo de sus partes con el propósito de regular o controlar la llama de acuerdo a nuestro interés.

El mechero empleado en esta práctica es conocido como el “Mechero Bunsen”, la cual consta de una serie de partes simples que lo hacen fácilmente manipulable. Constituido por una base plana por la que entra el gas combustible para luego circular por un conducto en la que atraviesa por un agujero al final de este. También posee algunas aberturas laterales al tubo, la cual posibilita la entrada de aire y así una mezcla inflamable que sale en forma de llama por el final del conducto. Igualmente realizaremos diferentes ensayos con el objeto de determinar las distintas zonas de la llama y así mismo, observar las propiedades físicas del vidrio, como su maleabilidad cuando se encuentra a una alta temperatura.

Objetivos

• Aprender e identificar las distintas partes del mechero y su uso respectivo.
• Utilizar correctamente el mechero empleando sus herramientas de manejo.
• Conocer las distintas zonas de la llama y comprender el porqué de las mismas realizando un análisis químico y físico.
• Observar y analizar la maleabilidad del vidrio bajo temperaturas relativamente elevadas.

Marco teórico

En un laboratorio el mechero Bunsen se utiliza como fuente de calor cuando deseamos realizar algún tipo de actividad que implique el calentamiento. Este mechero se encuentra correctamente preparado para quemar un combustible gaseoso, en este caso utilizando gas natural. Una de las ventajas que tiene este instrumento es que nos suministra una llama constante y sumamente caliente, además de que no produce residuos como el tizne u hollín en los objetos a los que sometemos. El mechero consta de una base por la que es proporcionado el gas para luego fluir a través de un conducto tubular que tiene un orificio al final como salida a este y en la que la llama se manifestaría una vez esté encendido. En la parte inferior del tubo se encuentran unos orificios pequeños que proveen la entrada de aire y que puede ser regulada por un anillo metálico. El ajuste de esta entrada de aire va a permitir gracias al efecto Venturi que se genere una mezcla inflamable en la salida del conducto para que se origine la combustión formando la llama. A medida que permitamos más cantidad de aire en la válvula, la llama se hará más caliente y se tornará de un color azul, en el caso contrario tomaría un color amarillo rojizo.

Combustión

El proceso de combustión, no es más que una reacción química rápida mediante el cual el Oxígeno se combina con otra sustancia generando lo que llamamos Oxidación. Para llevarse a cabo la combustión, existen dos elementos; uno actuando como combustible, es decir el elemento que se quema y el material que hace arder denominado comburente.

Combustible + O2 → H2O + CO2 + energía

La combustión puede darse en dos diferentes tipos: la combustión completa y la combustión incompleta.

La combustión completa es producida cuando la reacción de una sustancia orgánica (combustible) con el oxígeno genera solamente dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O).

CH4 (g) + 2 O2 (g) --------- CO2 (g) + 2 H2O (g)

La combustión incompleta por el contrario sucede cuando el combustible y el comburente no se queman totalmente debido a una desproporción entre ambos, quedando desbalanceados y generando la emisión de monóxido de carbono (CO) o carbono (C).

CH4 (g) + O2 (g) ----------- C (s) + 2H2O (g)

2CH4 (g) + 3 O2 (g) ---------- 2CO (g) + 4H2O (g)

La llama

Al momento de producirse la combustión de cualquier material inflamable, se observa que se emite una luz intensa a la que llamamos llama. Esta es ocasionada por la irradiación de energía de los átomos excitados que se encuentran en el proceso de combustión, generando una gran cantidad de calor.

Las características de la llama pueden variar de acuerdo a la proporción que hay entre el combustible y la cantidad de oxígeno que se le suministra. En el caso del mechero de Bunsen, por ejemplo, cuando la válvula de entrada de aire se encuentra cerrada, la llama se tornará amarillenta indicándonos que hay una combustión incompleta, entre tanto, si abrimos completamente la abertura, esta se apreciará de un color azulado y la temperatura será considerablemente mayor a la del caso contrario.

La llama tiene tres zonas bien definidas que son:

• Zona interna, que corresponde a la parte donde los gases no entran en combustión.
• Zona intermedia o de reducción, es la parte donde ya comienza la interacción entre el combustible y el oxígeno, por ende, la temperatura es elevada.
• Zona externa o de reducción, es la parte donde más hay concentración de oxígeno y por lo cual hay una combustión completa, generando así la zona de la llama con mayor temperatura.

El vidrio

El vidrio es un material inorgánico que posee unas características físicas que dependen de tanto los componentes que lo conforman como la composición química de los mismos. La maleabilidad es una cualidad propia de los materiales duros como el vidrio, que bajo una temperatura de fundición es posible moldearlo en la forma deseada. Es por ello que este material es utilizado en infinidades de sitios, sobre todo en el área de decoraciones.

Procedimiento experimental

Para llevar a cabo esta experiencia se emplearon varios materiales y reactivos:

• Mechero Bunsen
• Tubo de vidrio. 50cm x2 mm
• Alfiler
• Lima triangular.
• Cartulina.
• Pinza para crisoles.
• Cerillas.
• Fuente de gas.

Procedimiento y observaciones

1. Reconocimiento y encendido del mechero, obtención de la llama.

• Se observan las partes del mechero y se identifican las funciones de cada una de ellas.
• Se conecta el mechero a través de un tubo de goma a la llave de distribución de  gas natural.
• Se abre el regulador de gas central, encendemos una cerilla y gradualmente se abre la llave de nuestro mechero hasta obtener la llama luminosa.
• Luego, utilizando el anillo giratorio regulamos la entrada de aire hasta lograr una llama color azulada.

1. Identificación de las distintas zonas de la llama.

• Introducimos un pedazo de cartulina en forma horizontal sobre la llama y observamos que se forma hollín.
• Introducimos la cartulina en forma vertical y esta se quema y a su vez generando hollín.
• De la misma forma lo hicimos en la parte interior vertical y horizontal.
• Se pone un tubo de vidrio en la zona de reducción y se enciende el gas que sale por el extremo y se toma una fotografía de la llama.
• Se apaga el mechero y se pone una cerilla sostenida por un alfiler en la parte central del tubo de combustión. Luego, se enciende el mechero y se observa que la cerrilla no se enciende.

1. Manejo del vidrio.

• Para partir el vidrio se realiza un corte superficial alrededor del tubo con una lima, para luego sujetarlo con los dedos y aplicarle un halado y una presión este se parta.
• Se pulen los extremos calentándolo en el mechero.
• Se realiza doblaje del tubo en distintos grados, sosteniéndolo en la parte superior de la llama y haciéndolo girar.

Discusión de resultados

1. Reconocimiento y encendido del mechero, obtención de la llama.

Luego de haber observado y distinguido las distintas partes del mechero de Bunsen, pasamos a realizar el procedimiento para encenderlo. Posterior a esto, pudimos apreciar la llama luminosa color amarillo debido a que teníamos los orificios laterales del tubo cerrados y así generándose una combustión incompleta, representada de esta forma:

                 2CH4 (g) + 3 O2 (g) ---------- 2CO (g) + 4H2O (g)

                 Luego de haber regulado la entrada de aire al mechero, se obtubo una     llama azul con la que se confirmó lo que habíamos planteado en el marco teórico sobre la combustión completa, simbolizada así:

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