PRACTICA #3 - Determinacion de CO2

 

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA EP. INGENIERÍA AMBIENTAL Y FORESTAL

Asignatura: QUÍMICA AMBIENTAL Práctica de laboratorio N° 03 Tema: “DETERMINACION DE CO2 EN MUESTRAS DE GASES DE COMBUSTIÓN” COMBUSTIÓN”   Docente: Dr. José Luis Pineda Tapia Perteneciente:   Jenrry Coaquira Quispe III Semestre Juliaca – Juliaca  – 2018  2018

PRACTICA N° 3 DETERMINACION DE CO2  EN MUESTRAS DE GASES DE COMBUSTIÓN OBJETIVOS:

 

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Demostrar la existencia de CO2 en muestras de gases de combustión Determinar la concentración de CO2 en un volumen de gas por titulación. Proporcionar pautas para el muestreo y análisis de gases. Comparar métodos de análisis químico instrumental

INTRODUCCIÓN: El dióxido de carbono CO2  es un constituyente natural del aire. Como contaminante es producido por la combustión de derivados del petróleo, sus fuentes principales antropogénicas son la combustión de carburantes en fuentes estacionarias y el parque automotor. Aunque no es tóxico, cuando se presenta en grandes concentraciones si resulta peligroso, teniendo como efectos el causar la molestia para la visibilidad y la respiración. El aumento de la concentración de CO2 en la troposfera provoca un recalentamiento de la superficie terrestre, con repercusiones importantes en los climas regionales. Aunque el dióxido de carbono es uno de los componentes de la atmósfera (aproximadamente el 0,03% del aire), su importancia para la biosfera es fundamental, ya que constituye la principal fuente de carbono de que disponen los organismos. Las plantas utilizan el dióxido de carbono  para obtener materia orgánica. Todos los organismos al realizar la respiración devuelven a la atmósfera parte del dióxido de carbono. El CO2  realiza otra función muy importante: absorbe parte de la radiación emitida por la superficie terrestre e impide que se difunda y se pierda en el espacio extraterrestre. Esta función se denomina efecto invernadero, pues se parece a la función que el vidrio o el plástico realizan en los invernaderos. El CO2 se forma al quemar los combustibles de origen orgánico, como los carbones y los hidrocarburos fósiles. Asimismo, todos los organismos lo producen en su metabolismo oxidado. Desde que se inició la revolución industrial, el hombre ha quemado ingentes cantidades de combustibles orgánicos y ha provocado la acumulación de CO 2  en las capas bajas de la atmósfera. En los últimos años, la concentración de CO 2  crece, en algunas zonas, a razón de algunas partes por millón al año. El aumento de la concentración de CO 2 en la troposfera provoca un recalentamiento de la superficie terrestre, con repercusiones importantes en los climas regionales: unas zonas se desertizarán, mientras que otras tendrán cambios radicales en su régimen pluviométrico. Asimismo, se ha calculado que la fusión total o parcial de los casquetes polares producirá un aumento del nivel de los océanos, con la consiguiente inundación de numerosas zonas litorales, actualmente muy pobladas y con gran actividad económica. FUNDAMENTO TEORICO: La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas en contacto con un líquido para que éste disuelva determinados componentes del gas, que queda libre de los mismos. La absorción puede ser física o química, según si el gas se disuelve en el líquido absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico. La desorción o “stripping” es la operación unitaria contraria a la absorción. En  En  ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte siendo eliminado del líquido.

 

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Muchos procesos industriales de absorción van acompañados de una reacción química. Es especialmente común la reacción en el líquido del componente absorbido y de un reactivo presente en el líquido absorbente. Algunas veces, tanto el reactivo como el producto de la reacción son solubles, como en la absorción del dióxido de carbono en una solución acuosa de etanol aminas u otras soluciones alcalinas. Por el contrario, los gases de las calderas que contienen dióxido de azufre pueden pueden ponerse en contac contacto to con lechadas de piedra de caliza caliza en agua, para formar sulfito de calcio insoluble. insoluble. En la presente práctica, se priorizará el estudio de un proceso de absorción del dióxido de carbono (CO2), en una solución alcalina de Ba(OH)2. MATERIALES , REACTIVOS Y EQUIPOS:              

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02 Matraces erlenmeyer de 100 mL 01 probeta de 100 mL 01 pipetas graduadas de 5 y 10mL 02 Vasos de precipitados de 100 y 250mL 01Bureta de 25mL 01 Pinzas para bureta 01 Soporte universal

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  01 equipo para captación de gases de combustión. combustión.

REACTIVOS    

       

Agua destilada Hidróxido de bario 0,1 N Ácido oxálico 0.0454 N Fenolftaleína al 1% en solución alcohólica (50:50)

EQUIPOS 

  Analizador portátil de gases

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Campo de Aplicación Se hace circula el aire contaminado a través de una solución adsorbente de hidróxido de bario. Si el aire contiene CO2 se deberá formar carbonato de bario. El hidróxido de bario no empleado en esta reacción se podrá valorar con ácido oxálico, utilizando fenolftaleína como indicador. Conociendo la cantidad de hidróxido de bario que no ha reaccionado con el CO 2 se sabe el resto que si lo ha realizado y en consecuencia la cantidad de CO 2 que ha circulado por el líquido adsorbente. 1. CAPTURA DEL GAS 1.1. 1.2. 1.3.

Ensamblar un juego de llaves y un globo, como equipo para la captura del gas de combustión, según la figura Nº 1 Colocar el equipo de captura del gas en el tubo de escape de un automóvil o una fuente de gases de combustión (de no ser posible inflar el globo con la boca). Cerrar las válvulas de modo que el gas quede atrapado en el interior, por

 

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duplicado. Midiendo la circunferencia del globo se puede calcular el volumen aproximado del gas atrapado.

 

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Figura Nº 1 2. DETERMINACION DE CO2  2.1.

2.2.

Colocar 50 mL de solución adsorbente de Ba(OH) 2 en un burbujeador , conectado al globo con la muestra de gas (colocar 50 mL más de solución adsorbente, si la muestra de gas contuviera alta concentración de CO2, altamentecontaminada) Hacer pasar el aire contaminado a través de la solución (solo una de las muestras, la otra servirá para el análisis con el Analizador de Gases Portatil), tal como se muestra en la figura Nº 2. La cantidad de aire que pasa depende del volumen captado, y es indispensable conocer el volumen de aire que circula a través del sistema.

Figura Nº 2 2.3.

2.4. 2.5. 2.6.

Culminado el procedimiento anterior, trasvasar la solución a un matraz Erlenmeyer de 250 mL, si esta solución está demasiado turbia, indica que se ha formado el carbonato de bario y en consecuencia el aire tiene un alto grado de contaminación por CO2  Para la determinación de CO2, añadir 2 o 3 gotas de indicador fenolftaleina y valorar con ácido oxálico. Anote el volumen gastado hasta el viraje. Cada mL de este acido equivale a 1 mg de CO2  Realice la medición de CO2 con el uso de un analizador portátil de gases.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES 1. Anotar sus observaciones. ob servaciones.

Para realizar el experimento se necesita dióxido de carbono el cual medimos el diámetro para determinar el volumen del gas atrapado en el globo. Seguidamente se conectó el globo con el gas atrapado como se ve en la figura N°2 .Al tener todo el gas en el líquido que es la solución de hidróxido de bario, una vez culminado este matraz de

 

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Erlenmeyer mediante el proceso se tuvo una solución lechosa y a la vez turbia este indica una enorme cantidad de dióxido de carbono CO 2  y que se ha formado el carbonato de bario. La reacción obtenida seria el carbonato de bario, Podemos decir que el CO2 tomado del escape de una mototrici tiene un alto grado de contaminación, la cual genera muchos problemas a nivel de la biosfera y también directamente a todos seres vivos. 2. Determine el volumen de aire utilizado en la experiencia. experiencia.

    = 2  

La longitud que obtuvimos fue 55cm. Reemplazando para hallar el radio: 61cm= 2  61cm= 2(3.1416)  61 6.2832

 =  

Utilizando la formula nos da un radio de 9.70cm =   Ya que obtuvimos el radio ahora remplazaremos en dicha fórmula para poder hallar el volumen 

V=      V=  (3.1416)(9.70)  V= (4.1888)(912.673 )  V= 3823.00466        = 2  

El diámetro que obtuvimos fue de 18cm 18cm= 2   18   =   2 Utilizando la formula nos da un radio de 9cm =   

Ya que obtuvimos el radio por el otro método ahora remplazaremos en dicha fórmula para poder hallar el volumen  V=     

V=  (3.1416)(9)  V= (4.1888)(729 )  V= 3053.6352   3. Titular la muestra con ácido oxálico.

Al poner fenolftaleína a la muestra se puso de color rosado, al combinar el ácido oxálico poco a poco en un momento determinado el ácido oxálico cambia la coloración a un color ligeramente blanco con una cantidad de 65.5 ml, es esa cantidad. 4. Analizar los resultados obtenidos al compararlos con los da datos tos de la normatividad vigente consultada. CUESTIONARIO 1. Determine la concentración de CO2 en la muestra de gas

 

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2. Que función tiene la adición de ácido oxálico en el procedimiento y por qué se afirma

que 1 ml de ácido equivale a 1 mg de CO2  La función que cumple el ácido oxálico es reaccionar de forma equilibrada la solución que ha sido neutralizado con fenolftaleína en su forma característico de color lechoso, al mezclar la muestra con hidróxido de bario hace que reaccione para obtener el carbonato de potasio, y quede atrapado de esa forma el dióxido de carbono, seguidamente se neutraliza con el fenolftaleína y es a partir de ello que la reacción de basicidad que tenía con el fenolftaleína el ácido oxálico hace que se desprende o se separen el dióxido de carbono y el carbonato reacciona con el ácido oxálico y es en ese momento que la cantidad de ácido oxálico que se lo hecha es igual al dióxido de carbono, porque en un cierto periodo la reacción es uniforme de color ligeramente blanco. 3. Explique por qué la concentración del ácido oxálico debe ser de 0,0454 N

Se trata de un ácido orgánico saturado, de cadena normal, y muy fuerte, el ácido oxálico es aproximadamente 3000 veces más fuerte que el ácido acético. Los aniones del ácido oxálico, así como sus sales y ésteres, se conocen como oxalatos. Para el sistema normal de soluciones valoradas en este caso para el ácido oxálico se usan dos formas de anotación; una de ellas, la más antigua, indica la solución normal por N/1, es decir, por una fracción en la que el numerador N representa el peso el peso equivalente de la sustancia y el denominador 1 indica que en un litro de la solución hay el peso equivalente de la misma. 4. Explique las reacciones de formación en el procedimiento

Combustión incompleta de carbón e hidrocarburos: hidrocarburos:   C + ½ O2   CO (reacc (reacción ión unas 10 veces má máss rápida que la siguiente) CO + ½ O2  CO2 Reacción del CO2 con carbón: CO2 + C  2CO (reacción muy endotérmica que se da en los altos hornos) Disociación del CO2: CO2  CO + ½ O2 (muy endotérmica) El gas generador se forma por la combustión del carbón con oxígeno a elevadas temperaturas. O2 + 2 C ↔ 2 CO  CO  El gas de síntesis, también llamado gas de agua, se produce por medio de una reacción endotérmica entre el vapor de agua y el carbón: H2O + C ↔ H2 + CO El monóxido de carbono también es un subproducto de la reducción de minerales formados por óxidos metálicos en presencia de carbón, tal y como se indica de forma simplificada en la siguiente reacción: MO + C ↔ M + CO  CO  5. Investigue el destino final del CO2.

Tienen distintos puntos donde terminan dicho contaminante: El proceso consiste en capturar el

 

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CO2 de fuentes industriales y energéticas y transportarlo a una localización en que será almacenado y donde quedará aislado a largo plazo. Consta de tres etapas principales. En la primera se captura CO2 en su fuente, separándolo de los otros gases que se hayan generado en un lugar determinado, por ejemplo una fábrica. Después hay que transportarlo al lugar elegido, habitualmente de forma comprimida, donde se almacena durante un largo periodo de tiempo; los lugares pueden ser formaciones geológicas subterráneas o profundidades oceánicas. Hay varios sistemas que permiten capturar el dióxido de carbono resultante de la combustión, especialmente en el sector eléctrico.

BIBLIOGRAFIA 9 BIBLIOGRAFIA

 

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