Reacciones de Desplazamiento

 

Experimentación 8 REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO Objetivo

Predecir y comprobar si es posible la reacción de desplazamiento de metales frente a un ácido o una sal. Fundamentos

El agua es un disolvente muy efectivo para compuestos iónicos. Aunque el agua «i 6 + 6 5 una molécula eléctricamente neutra, un extremo de la molécula (el átomo de O) es rico en electrones y tiene una carga parcial negativa. El otro extremo (átomos de H) tiene una carga parcial positiva, (Los iones positivos (cationes) son atraídos por el extremo negativo del H2O, y los iones negativos (amones) son atraídos por el extremo positivo. pos itivo. (Brown et al, 2014, PP. 52). Las reacciones en las cuales un elemento desplaza a otro de un compuesto reciben el nombre de reacciones de desplazamiento. Éstas son siempre reacciones rédox. Mientras más baja sea la electronegatividad de un metal, es más fácil que el metal se oxide, por lo se dice que es más activo. Los metales activos (menos electronegativos) desplazan a los metales menos activos (más electronegativos) o al hidrógeno de sus compuestos en solución acuosa para dar la forma oxidada del metal más activo y la forma reducida (metal libre) del otro metal o hidrógeno. Un método común para preparar cantidades pequeñas de hidrógeno es la reacción de los metales activos con ácidos no oxidantes, como HCl y H2SO4. Por ejemplo, cuando se disuelve zinc en ácido sulfúrico (H2SO4), la reacción da sulfato de zinc; el hidrógeno se desplaza del ácido y se desprende en forma de burbujas como H2 gaseoso, por lo que la ecuación de unidades formulares de esta reacción es Zn(s) + H2SO4 (ac)

ZnSO4 (ac) + H2 (g)

ácido fuerte

sal soluble

Tanto el ácido sulfúrico (en solución muy diluida) como el sulfato de zinc se encuentran fundamentalmente como iones, de modo que la ecuación iónica total es Zn(s) + 2H+ (ac) + SO42- (ac)

Zn2+ (ac) + SO42- (ac) + H2 (g)

Equipo 2 Diego Cárdenas Lara. Código: 214603158 Luz Nallely Casteleyro Encarnación, Código: 214430075 Laboratorio de química general I, sección D01 29 de Marzo de 2019

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Experimentación 8 (Whitten et al, 2015, PP. 65). Proceso experimental. A. Reacciones de metales con HCl

1. Se colocó en un tubo una porción pequeña del metal correspondiente (Ca, Cu, Fe, Mg, Sn y Zn). 2. Se agregó aproximadamente 10 gotas de HCl 6 M a cada tubo. 3. Se observó y se registró llo o que ocurría con cada metal (formación (formación gas, vigorosa o poca, cambio de color, etc). B. Reacciones de un metal con disoluciones de iones metálicos. metálicos.

1. Se identificó cada tubo de acuerdo con la disolución acuosa de la sal reaccionante, se basó en el esquema (se tomaron 10 gotas aproximadamente de cada reactivo). 2. Se agregó una cantidad pequeña de Zn metalico de cada tubo. 3. Se registraron las observaciones y se ccompletó ompletó la tabla con la reacción en caso de que si ocurriera y la reacción ionica correspondiente (guiados por el ejemplo). 4. Se realizó el mismo procedimiento para cada uno de los siguientes metales: Cu, Fe, Mg, Sn y Ca (exceptuando la sal que contenia el mismo catión). Resultados y discusión

Se determinaron las reacciones de desplazamiento de los metales correspondientes, se muestran en la siguiente tabla los valores logrados durante la experimentación, así como los valores proporcionados por los datos tomados de las hojas MSDS de la tabla de reactividad de referencia, se puede analizar y observar que los resultados son cercanos a los que se presentaron en la experimentación. Metal

Ca

Cu

Fe

Mg

Sn

Zn

Observacione s

Presenci a de calor

No reaccion ó

Produj o gas

Eferveci o

Eferveci o

Presenci a de calor

Reactividad

1

6

4

2

5

3

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Experimentación 8 Reacciones correspondientes Metal Ca Mg Zn Fe Sn Cu

Ca(s) + 2HCI → CaCl2(ac) + H2(g) Ca(s) + 2H+(ac) → 2Cl-(ac) + Ca2+(ac) + 2Cl-(ac) + H2(g)  Mg(s) + 2HCI → MgCl2(ac) + H2(g)  Mg(s) + 2H+ (ac) + 2Cl-(ac) → Zn2+(ac) + 2Cl-(ac) + H2(g)  Zn(s) + 2HCI → ZnCl2(ac) + H2(g)  Zn(s) + 2H+(ac) + 2Cl-(ac) → Zn2+(ac) + 2Cl-(ac) + H2(g)  Fe(s) + 2HCI → FeCl2(ac) + H2(g)  Fe(s) + 2H+(ac) + 2Cl-(ac) → Fe2+(ac) + 2Cl- + H2(g)  Sn(s) + 2HCI → SnCl2(ac) + H2  Sn(s) + 2H+(ac) + 2Cl-(ac) → Sn2+ + 2Cl-(ac) + H2(g) No reacciona.

Cu(NO3)2  FeSO4  Ca Cu Fe Mg Sn Zn

Fe(NO3)3 

Mg(NO3)2  SnCl4  Ca(NO3)2  Zn(NO3)2 

x x

x x

x x

x x

x x

x x

x X

x

x

x

x x

x

x

x

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Experimentación 8 Metal

Reacciones correspondientes

Ca

Ca(s) + Cu(NO3)2(ac) → Cu(NO3)2(ac) + Cu(s) Ca(s) + Cu2+(ac) 2(NO3)-(ac) → Ca2+(ac) + 2(NO3)-(ac) + Cu(s) Ca(s) + FeSO4(ac) → CaSO4(ac) + Fe(s)  Ca(s) + Fe2+(ac) + SO4(ac) → Ca2+(ac) + SO4 + Fe(s)  Ca(s) + Fe(NO2)3(ac) →Ca(NO3)3(ac) + Fe(s)  Ca(s) + Fe2+(ac) + 3(NO3)-(ac) → Ca2+(ac) + 3(NO3)3(ac) + Fe(s)  Ca(s) + Mg(NO3)2(ac) →Ca(NO3)2(ac) + Mg(s)  Ca(s) + Mg2+(ac) + 2(NO3)2(ac) →Ca2+(ac) 2(NO3)-2(ac)  Ca(s) + Zn (NO3)2(ac) →Ca(NO3)2(ac) + Zn(s)  Ca(s) + Zn2+(ac) + 2(NO3)2(ac) →Ca2+ + 2(NO3) (ac) + Zn(s)  Ca(s) + SnCl2(ac) →CaCl2(ac) + CaCl2(ac) + Sn(s) Ca(s) + Sn2+ + Cl4- →Ca2+ + Cl4-(ac) + Sn(s)  No reaccionaron 

Cu Fe

Fe(s) + SnCl2 (ac) → FeCl2(ac) + 2Sn(s)  Fe(s) + Sn+2(ac) + 2Cl-(ac) → Fe+2(ac) + 2Cl-(ac) + Sn(s) Fe(s) + Cu(NO)2(ac)  → Fe(NO3)2(ac) + Cu(ac) Fe(s) + Cu+2(ac) + 2(NO3)- → Fe+2(ac) + 2(NO3)-(ac) + Cu+2(s)

Mg

Mg(s) + Zn(NO3)2(ac) →Mg(NO3)2(ac) + Zn(s)  Mg(s) + Zn2+(ac) + 2(NO3)-(ac) →Mg2+(ac) + 2(NO3)(ac) + Zn(s)  Mg(s) + FeSO4(ac) + 2(NO3)-(ac) →MgSO4(ac) + Fe(s) Mg(s) + Fe2+(ac) + SO4-(ac) →Mg2+(ac) SO4-(ac) + Fe(s) Mg(s) + Fe(NO3)2(ac→MgSO4(ac) + Fe(s) Mg(s) + Fe2+(ac) + 2(NO3)-(ac) →Mg2+(ac) + SO4-(ac) + Fe(s)  Mg(s) + SnCl2(ac) →MgCl2(ac) + Sn(s) Mg(s) + Sn2+(ac) +2Cl2- →Mg2+(ac) + Sn(s) Mg(s) + Cu(NO3)2(ac) →Mg(NO3)2(ac) + Cu(s) Mg(s) + Cu2+(ac) + 2(NO3)-(ac) →Mg2+(ac) +2(NO3)-(ac) + Cu(s)  No reacciona.

Sn Zn

Zn(s) + Cu(NO3)2(ac) →Zn(NO3)2 + Cu(s)  Zn(s) + Cu2+(ac) + 2(NO3)-(ac) →Zn2+(ac) + 2(NO3)-(ac) + Cu(s)  Zn(s) + SnCl2(ac) →SnCl2 + Sn(s)  Zn(s) + Sn2+(ac) + Cl4(ac) →Sn2+(ac) + 2Cl-(ac) + Sn(s)  Zn(s) + FeSO4(ac) →ZnSO4(ac) + Fe(s) 

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Experimentación 8 Zn(s) + Fe2+ + SO4-(ac) →Zn2+(ac) + SO4- + Fe(s)  Zn(s) + Fe(NO3)3(ac) → An(NO3)3 + Fe(s)  Zn(s) + Fe2+(ac) + NO3-(ac) →Zn2+(ac) + 3(NO3)(ac) + Fe(s) 

Conclusiones

Se determinaron las reacciones de desplazamiento de todos los cumpuestos, se obtuvo cual compuesto fue el que desplazó al ion en la reacción, en los metales, todos reaccionaron menos el cobre como lo indicó la tabla de reactividad

Referencias

Whitten, Kenneth W., Raymond E. Davis, M. Larry Peck y George G. Stanley. (2015), Química, 10a. Ed, Cengage Learning, Cd. de México. Brown Theodore L.; LeMay Jr., H. Eugene; Bursten, Bruce E.; Murphy, Catherine J.; Woodward, Patrick M. Química, la ciencia central, 12a ed. Pearson educación, México, 2014.

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