Reporte No. 1 (Quimica Del Carbono)

August 10, 2017 | Author: Melvin Ajxup | Category: Organic Chemistry, Organic Compounds, Water, Chemistry, Carbon
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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Área de Química Laboratorio de Química Orgánica I Impartido por: Inga. Mercedes Esther Roquel Chávez

QUIMICA DEL CARBONO RESUMEN

/10

OBJETIVOS

/5

MARCO TEÓRICO

/5

MARCO METODOLÓGICO

/5

RESULTADOS

/15

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

/30

CONCLUSIONES

/15

BIBLIOGRAFÍA

/5

APÉNDICE

-

DATOS ORIGINALES

/1

MUESTRA DE CÁLCULO

/5

DATOS CALCULADOS

/4

NOTA FINAL

Nombre: Pablo José Rosales Pineda Carné: 2012 12618 Sección: A Guatemala, 10 de Diciembre del 2013 1

/100

2

INDICE

Carátula

1

Índice

3

Resumen

5

Objetivos

7

Marco Teórico

9

Marco Metodológico

17

Resultados

21

Interpretación de Resultados

25

Conclusiones

28

Bibliografía

29

Muestra de Cálculo

30

Datos Calculados

32

3

4

RESUMEN

En la práctica que se llevó a cabo en el laboratorio, se procedió a experimental la obtención de compuestos orgánicos procedentes de material orgánico, cual aserrín y sacarosa. Utilizando métodos como la carbonización y la calcinación; obteniendo carbón vegetal de ambos y residuos alquitranosos del primer efecto con aserrín. Con el cual se inició con la exposición de este al calor, para efectuar la vaporación de sus componentes en mayor parte, condensando y obteniendo, por ambos lados, compuestos orgánicos. En cuando a la sacarosa, se trató con ácido sulfúrico, para producir una carbonización en reacción de combustión y pura energía exotérmica dentro del experimento, depurando todo residuo sobrando, como el agua y el aire, se obtuvo la cantidad de carbono deseada. La práctica se ve envuelta con los compuestos relacionados al elemento carbono, y es así como se demuestra la gran importancia y protagonismo de este en el estudio de la química orgánica, tanto por su gran cantidad de compuestos, su versatilidad dentro de estos y la descripción para efectuarse. Se determinaron los porcentajes de la cantidad de carbono contenida en los compuestos orgánicos, al final de los procesos experimentales y se compararon con datos teóricos de procesos similares realizados anteriormente, así como un dato teórico-estequiométricos esperado de Carbonos. Las condiciones bajo las que se trabajaron en el laboratorio fueron de 0.842 atm y 25ºC.

5

6

OBJETIVOS

Objetivo General Reconocer la importancia de la química del elemento Carbono dentro de la química orgánica, tanto por número de compuestos contenientes, como por la utilidad de los mismos.

Objetivos Específicos 1. Poner en práctica el proceso de carbonización y calcinación, evidenciar sus propiedades individuales, diferencias, deficiencias y eficacias. 2. Adquirir conocimiento general, en la obtención de compuestos orgánicos, provenientes de materia orgánica. 3. Reconocer la importancia del elemento carbono dentro de la química orgánica. 4. Estudiar las características de los principales elementos que componen las sustancias orgánicas, especialmente del átomo de carbono. 5. Comparar la diferencia en la obtención de carbono, proveniente de distintos materiales orgánicos.

7

8

1. MARCO TEÓRICO

1.1 La Química Orgánica A principios del siglo XIX, la química orgánica

[1]

se dedicó al estudio de

compuesto derivados de fuentes naturales y organismos vivos. El etanol y el ácido acético se habían obtenido de la fermentación de jugos de frutas o de granos, la quinina de la aislación de la corteza de árboles de la quina y la urea extraída de la orina humana. Por su parte los compuesto como el carbón y petróleo provienen de los restos fosilizados de los que habían sido seres vivientes. En cambio, los compuestos inorgánicos eran los que se podían extraer de minerales.

Dado que los compuestos orgánicos estaban ligados a los procesos vitales, no se tenía esperanza de que se pudieran preparar en el laboratorio; sin embargo, a partir de 1828 con Friedrich Wöhler, se sintetizaron muchos compuestos orgánicos dentro del laboratorio y finalmente se descartó definitivamente la idea de la fuerza vital, por lo que, actualmente se puede referir a la química orgánica como, la ciencia que se encarga del estudio de los compuesto que contienen carbono, a excepción de los cianuros y los carbonatos metálicos, aun cuando contienen carbono en su composición.

Otra gran diferencia en cuando a los compuestos orgánicos y los inorgánicos, es que los primeros son combustibles, en tanto que los inorgánicos no lo son, pudiéndose realizar -la prueba de la flama [2]-, la cual consiste en: Si el compuesto enciende fácilmente sin dejar residuo, es muy probable que sea orgánico. Si el compuesto sólo se enciende parcialmente, y deja un residuo, puede ser la sal de un compuesto orgánico. Si la muestra no es afectada por el calor, es posible que sea inorgánica. 1 2

Página: 1; Química Orgánica – Wingrove, Alan S. Caret, Robert L. Página: 2, 3; Química Orgánica – Wingrove, Alan S. Caret, Robert L

9

1.2 La Química del Carbono La gran importancia y especialidad de los compuestos del carbono, se debe a que hay muchísimos compuestos del carbono, y sus moléculas pueden ser muy grandes y complejas. El número de

compuestos orgánicos que contienen

carbono es muchas veces mayor que el número de los que no lo contienen.

La razón del enorme número de moléculas derivadas del carbono

[3]

radica en

la versatilidad de dicho átomo y en las posibilidades que posee de enlazarse con otros átomos, y sobre todo consigo mismo. Los compuestos de la hoy llamada Química del carbono están formados por un número muy limitado de elementos químicos, que -por orden de abundancia- son C, H, O, N, Cl, y trazas de S, Na, P, K y otros. Pero todo se basa en la enorme capacidad del carbono para formar enlaces químicos con otros elementos, y con muchos átomos de carbono.

En síntesis, la química orgánica debe interesarse en las formas de agregar más átomos a las moléculas. Tales moléculas generalmente y en su mayoría contienen el elemento Carbono, pero también pueden contener alógenos azufre, oxigeno, nitrógeno o al fosforo, independiente o en compañía de este.

1.3 La Carbonización El proceso de carbonización o carbonificación

[4]

, es el proceso en virtud del

cual restos orgánicos acumulados en estratos de la corteza terrestre en épocas pasadas, van perdiendo hidrógeno, oxígeno y nitrógeno y aumentando su proporción de carbono. La fase de la carbonización puede ser decisiva en la fabricación de carbón vegetal y sustancias liquidas producidas al proceso de este.

3 4

Pagina: 2, 3; Quimica Orgánica – Morrison & Boyd, Quinta Edición Procesos de Carbonización – FAONU, at: http://www.fao.org/docrep/x5328s/x5328s05.htm

10

La carbonización

[5]

, o de carbonización es el término para la conversión de

una sustancia orgánica en carbono o un resto que contiene carbono a través de pirolisis o destilación destructiva. Se utiliza a menudo en la química orgánica con referencia a la generación de gas de carbón y alquitrán de hulla de carbón en bruto. Los combustibles fósiles, en general, son los productos de la carbonización de la materia vegetal. El término carbonización también se aplica a la pirolisis de carbón para producir coque. La carbonización es también una etapa en el proceso de fabricación de carbón, y se considera el paso más importante de todos, ya que tiene tanto poder para influir en todo el proceso desde el árbol que crece a la distribución final de carbón a varias fuentes.

La madera consiste de tres componentes principales: la celulosa, lignina y el resto de agua. La celulosa, la lignina y algunas otras materias están fuertemente ligadas entre sí y constituyen el material denominado madera. El agua es absorbida o retenida como moléculas de agua en la estructura celulosa/lignina. La madera secada al aire contiene todavía 12-18% de agua absorbida. La madera en crecimiento, recientemente cortada contiene además agua líquida, llevando el contenido total de agua a alrededor del 40-100%.

Antes de que la carbonización ocurra, el agua en la madera tiene que ser totalmente eliminada como vapor. Se necesita una gran cantidad de energía, en este caso calor, para evaporar el agua. Proceso en el cual la energía deberá proporcionarse quemando parte de la misma madera, quitándole por completo el agua restante y empezando a calentar la madera. La energía para estas etapas viene de la combustión parcial de parte de la madera cargada en el horno o en el fuego directo, y es una reacción que absorbe energía o endotérmica.

5

Carbonización – Centro de Artigos, at:

http://centrodeartigos.com/articulos-utiles/article_103148.html

11

Cuando la madera está completamente seca y calentada, comienza espontáneamente a fraccionarse, produciendo carbón más vapor de agua, mañanas,

ácido

acético

y

compuestos

químicos

más

complejos,

fundamentalmente en la forma de alquitranes y gases no condensables, que consisten principalmente en hidrógeno, monóxido y bióxido de carbono.

Este proceso de fraccionamiento espontáneo o carbonización, continúa hasta que queda sólo el residuo carbonizado, que podría ser en vez transformada en carbón vegetal aprovechable.

Sin embargo, este carbón contiene todavía

apreciables cantidades de residuos alquitranosos, junto con las cenizas de la madera original.

El rendimiento relativo de cada producto dependerá de las condiciones de la pirolisis y de la composición del substrato, pero a una temperatura de 900°C las cifras típicas serían 25-35% de carbón vegetal, 30-45% de gas y 8-10% de alquitrán y aceite.

1.4 La Deshidratación de la Sacarosa con Ácido Sulfúrico(H2SO4) La deshidratación

[6]

es un proceso que consiste en eliminar agua del medio

que lo contiene. Este proceso tanto puede ser un proceso natural como artificial, quiere decir provocado por la mano del hombre. En el caso del azúcar, encontramos un producto natural con un alto contenido de agua. El ácido sulfúrico es un deshidratante muy potente. Lo que sucede es que el ácido reacciona con el agua del azúcar. La reacción se puede representar por la ecuación siguiente:

C12H22O11 (s) + 18 H2SO4 (l) → C (s) + 6 CO2 (g) + 29 H2O (g) + 12 SO2 (g) + 6 SO3 (g) + CALOR

6

Deshidratación del azúcar con ácido sulfúrico – Quimicefa, at: http://www.quimicefa.com/138/desidratacion-del-azucar-con-acido-sulfurico.html

12

La reacción es muy exotérmica y provoca desprendimiento de gases nocivos, por lo que hay que ejecutarla dentro de una campana extractora. La reacción en sí no es muy simple por la serie de reacciones red-ox o de óxido-reducción, que tienen lugar dentro del experimento.

Se encontrará en otras fuentes de consulta que todo el carbono de la glucosa se transforma en carbono, pero de ésta manera no podríamos explicar la presencia de dióxido de carbono (CO2) en la mezcla de gases. La presencia de dióxido (SO2) y trióxido de azufre (SO3) son procedentes del ácido sulfúrico.

Una vez que ya tenemos la reacción iniciada ya se puede producir la carbonización del azúcar, es decir, se produciría la siguiente reacción: C12H22O11(s) → 12 C(s) + 11 H2O (aq)

La aparición de carbón (carbono) es evidente por el residuo de color negro y aspecto esponjoso, fruto de la gran cantidad de calor y gases que se desprenden. El agua formada también se evapora por la cantidad de calor que desprende. Los productos formados son generados por las dos reacciones, la primera como iniciadora del proceso y la segunda como combustible principal de la reacción.

Dentro del prospecto experimental, es menester tener un valor teórico con el cual se relacionen los datos y la calidad de estos, por el cual, en el caso del porcentaje en masa del carbono presente en el azúcar, el dato puede ser calculado con estequiometría:

Siendo el peso molecular de la Sacarosa (C12H22O11) =342.300g/mol y utilizando la Ecuación I:

13

de carbón presente en la sacarosa. Ahora si lo que se desea es saber a cuántos gramos equivale este porcentaje: 4g (0.42107) = 1,684g de sacarosa teóricos.

1.5 La Calcinación La calcinación

[7]

es un proceso de tratamiento térmico en -ausencia de aire-

aplicada a los minerales y otros materiales sólidos para llevar a cabo una descomposición térmica, transición de fase, o la eliminación de una fracción volátil.

El proceso de calcinación se lleva a cabo normalmente a temperaturas inferiores al punto de fusión de los materiales del producto. Las reacciones de calcinación pueden incluir disociación térmica, incluyendo la destilación destructiva de los compuestos orgánicos (es decir, calentar un material rico en carbono en ausencia de aire u oxígeno, para producir sólidos, líquidos y gases).

1.6 Aplicaciones en la industria El proceso de calcinación

[8]

deriva su nombre de la calcinare. En América

debido a su aplicación más común, la descomposición del carbonato de calcio a óxido de calcio y dióxido de carbono, con el fin de producir el cemento. El producto de la calcinación se suele hacer referencia en general como "calcinado", independientemente de los minerales reales sometidos a tratamiento térmico.

7 8

Calcinación - Centro de Artigos, at: http://centrodeartigos.com/articulos-utiles/article_104514.html Página: 684; Química – Mortimer, Charles E. Cuarta Edición

14

La calcinación se lleva a cabo en hornos o reactores de varios diseños, incluyendo hornos de cuba, hornos rotatorios, hornos de solera múltiple, y reactores de lecho fluidizado.

En un estudio, se utilizó el proceso de la carbonización para crear un nuevo catalizador para la generación de biodiesel a partir de etanol y ácidos grasos. El catalizador fue creado por carbonización de azúcares simples como la glucosa y sacarosa. Los azúcares se procesaron durante 15 horas a 400 º C bajo un flujo de nitrógeno para dar un residuo negro de carbono que consiste en una mezcla compleja de hojas de carbono aromáticos policíclicos. A continuación, este material se trató con ácido sulfúrico, que funcionaliza las hojas con sulfonite, carboxilo, hidroxilo y los sitios catalíticos.

15

16

2. MARCO METODOLÓGICO

2.1 Reactivos

2.2 Material y Equipo



Sacarosa (C12H22O11)

 1 Mechero Bunsen



Dióxido de Carbono (CO2)

 1 Vidrio de Reloj



Carbono (C)

 1 Beacker de 600ml



Ácido sulfúrico (H2SO4)

 1 Beacker de 250 ml  1 Pipeta  1 Probeta  1 Varilla de Agitación  1 Crisol  1 Soporte universal y Pinzas

2.3 Procedimiento Experimental

2.3.1 Calcinación 1. Se puso en la balanza analítica 5 g de aserrín utilizando un vidrio de reloj, se anotó la tara de este. Se colocaron los 5 g de aserrín en un tubo de ensayo y se tapó con un tapo de hule horadado. 2. Se realizó un doblado de un tubo de vidrio en forma de V, se conectó al tapón de hule. Se colocó el tubo de ensayo con aserrín, en un soporte universal, sostenido con la pinza especifica. 3. Se colocó otro tubo de ensayo vacío al otro extremo de la conexión, en un baño con hielo, esto en orden de realizar la condensación. 4. Se forró con papel aluminio la varilla de vidrio conectora entre ambos tubos de ensayo, esto para mantener el calor durante el traslado de los gases.

17

5. Se calentó con un mechero bunsen el tubo de ensayo que contenía el aserrín, hasta obtener un destilado liquido en el otro tubo de ensayo y todo el aserrín contenido se halla carbonizado por completo. 6. Se procedió a enfriar el destilado hasta que alcanzó la temperatura ambiente y se midió su volumen con una probeta. 7. Se pesó en la balanza el aserrín carbonizado del otro tubo de ensayo utilizando el vidrio de reloj.

2.3.2 Calcinación 1. Se pesó en la balanza 4 g de azúcar, los cuales se colocaron en un crisol. 2. Se le agregó unas gotas de agua para disolver un poco el azúcar y se agito con una varilla de vidrio mientras se le agregaron unos cuantos mililitros de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado, hasta que se observó un cambio en la coloración. 3. Se pesó en la balanza, el carbón obtenido de la reducción del azúcar con el ácido sulfúrico (H2SO4) y se colocó el carbón obtenido en el horno para calcinarlo. 4. Se pesó en la balanza las cenizas obtenidas al final del proceso.

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2.4 Diagrama de Flujo INICIO

Reactivos Sacarosa (C12H22O11) Dióxido de Carbono (CO2) Carbono (C) Ácido sulfúrico (H2SO4)

1 Probeta 1 Varilla de Agitación 1 Crisol 1 Soporte universal y Pinzas

Materiales y Equipo 1 Mechero Bunsen 1 Vidrio de Reloj 1 Beacker de 600ml 1 Beacker de 250 ml

1 Pipeta

Se puso en la balanza analítica 5 g de aserrín utilizando un vidrio de reloj, se anotó la tara de este. Se colocaron los 5 g de aserrín en un tubo de ensayo y se tapó con un tapo de hule horadado.

Se realizó un doblado de un tubo de vidrio en forma de V, se conectó al tapón de hule. Se colocó el tubo de ensayo con aserrín, en un soporte universal, sostenido con la pinza especifica.

Se colocó otro tubo de ensayo vacío al otro extremo de la conexión, en un baño con hielo, esto en orden de realizar la condensación.

Se forró con papel aluminio la varilla de vidrio conectora entre ambos tubos de ensayo, esto para mantener el calor durante el traslado de los gases .

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Se calentó con un mechero bunsen el tubo de ensayo que contenía el aserrín, hasta obtener un destilado liquido en el otro tubo de ensayo y todo el aserrín contenido se halla carbonizado por completo.

Se procedió a enfriar el destilado hasta que alcanzó la temperatura ambiente y se midió su volumen con una probeta.

Se pesó en la balanza el aserrín carbonizado del otro tubo de ensayo utilizando el vidrio de reloj.

FIN

20

3. RESULTADOS Tabla I. Datos Obtenidos de Carbonización del Aserrín Compuesto

Peso Inicial (g)

Peso Carbonizado (g)

Aserrín

5

1.83

Fuente: Hoja Datos Originales

Tabla II. Datos Obtenidos del Destilado Compuesto

Volumen (ml)

Peso (g)

Alquitrán

1.7

1.51

Densidad (g/cm3) Densidad (kg/m3) 0.88824

888.24

Fuente: Hoja Datos Originales

Tabla III. Datos Obtenidos de Carbonización del Azúcar Compuesto

Peso Inicial (g)

Peso Carbonizado (g)

Azúcar

4

0.936

Fuente: Hoja Datos Originales

Tabla IV. Porcentaje de Carbono presente en el Azúcar y el Aserrín Compuesto

Peso Inicial (g)

Peso Carbonizado (g)

% de Carbono

Aserrín

5

1.83

36.6

Azúcar

4

0.936

23.4

Fuente: Ecuación I

Tabla V. Porcentaje de Alquitrán total presente en el Aserrín Compuesto

Peso Inicial (g)

Peso Alquitrán (g)

% de Alquitrán

Aserrín

5

1.51

30.2

Fuente: Ecuación I

21

3.1 Pruebas de identificación

Número de Prueba: Primera Prueba Nombre de la Prueba: Carbonización de Aserrín y Destilación del Alquitrán Criterio de la Prueba: Este proceso [4] de carbonización, continúa hasta que queda sólo el residuo carbonizado llamado carbón vegetal. La madera, al quemarse, comienza espontáneamente a fraccionarse, produciendo carbón más vapor de agua, mañanas, ácido acético y compuestos químicos más complejos, fundamentalmente en la forma de alquitranes. El residuo obtenido de la destilación fraccionada fue el alquitrán presente en la madera. C6H10O5 + 6 O2 → 6 CO2 + 5 H20

Reacción:

Observación: Al calentarse, el aserrín dentro del tubo de ensayo empezó a tornarse color negro quemado, empezando a desprender gases que pasaron por el sistema hasta que se condensó en su resultante alquitranoso. Tomando en cuenta que, hubo ciertas pérdidas en extremos del tubo conector, y la parte superior del tubo de ensayo que recibía el destilado. El aserrín quemado o carbonizado, se convirtió en carbón vegetal. Conclusión: Positiva (+)

Número de Prueba: Segunda Prueba Nombre de la Prueba: Carbonización del Azúcar Criterio de la Prueba: Toda la glucosa de la sacarosa

[6]

se convierte en carbono. La

aparición de carbón (carbono) es evidente por el residuo de color negro y aspecto esponjoso, fruto de la gran cantidad de calor y gases que se desprenden. El agua formada también se evapora por la cantidad de calor que desprende al ser agregado el ácido sulfúrico. Reacción: C12H22O11 (s) + H2SO4 (l) → 12 C (s) + 11 H2O (g) + H2SO4 (ac)

22

Observación:

Al agregársele gotas de ácido sulfúrico (H2SO4) al azúcar o

sacarosa (C12H22O11) diluido un poco con agua, el resultante presentó un cambio de color, al agregársele continuamente gotas del ácido sulfúrico, pasando por el amarillo, amarillo acaramelado, hasta llegar a un tono oscuro quemado, esto debido al calor presenciado en la reacción, siendo esta una reacción exotérmica, debido a este calor, el cambio molecular llegó al punto del carbono, sin embargo, como el contenido aún tenía agua, se procedió a calcinar para eliminar esta, obteniendo carbón en su mayoría. Conclusión: Positiva (+)

23

24

4. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En la práctica realizada en el laboratorio se llevó a cabo la carbonización de aserrín, un destilado proveniente de este, una deshidratación del azúcar y la calcinación de la misma, previamente agregándosele ácido sulfúrico. Por los compuestos primarios de ambas materias orgánicas, se esperó la obtención de compuestos

orgánicos,

precisamente

carbonos.

Siendo

ambos procesos

análogos, la carbonización como la calcinación, fines los cuales buscan mostrar la presencia de carbonos vegetales en estas materias. Procediendo con 5g de aserrín: madera fresca, la cual, además de agua, está compuesta por: celulosa y lignina, materia propia de la madera. Por lo cual, al exponerse esta materia a una energía significativa de calor, se produjo una reacción exotérmica, absorbiendo calor. Con esta energía, se desfragmentaron compuestos moleculares, evaporándose el agua en el aserrín, a un punto tal, que fuera insignificante, ya que este empezó con un cambio de coloración, a quemarse, convirtiéndose en carbono vegetal. Durante el proceso de calentamiento, se evaporaron gases principales de la madera, cual vapor de agua, dióxido de carbono y residuos alquitranosos. Una parte significativa del proceso de carbonación (a diferencia de la calcinación) es que este se da en condiciones donde el aire y sus componentes, cuales el oxígeno (como se ve en la reacción; ver resultados, primera prueba), el cual da lugar al dióxido de carbono (CO2) y alquitrán. Para el efecto, se implementó un sistema de tubería de vidrio, la cual, salía del tubo de ensayo horadado, hasta desembocar en otro con hielo, el cual ayudó a la condensación, obteniendo 1.7 ml de alquitrán, dato con el cual, se determinó que los 5g originales del aserrín, tenían aproximadamente un 30.2% de material alquitranoso; sin embargo, esta cantidad de mililitros, y por ende, porcentaje de 25

alquitrán, pudo haber sido mayor, ya que gran parte de gases y un color amarillento notable, se evidenció restante en los extremos del sistema de tubería, en la parte superior del beacker receptor de gases, ya que el tubo no se encontraba bien metido, además de que en una ocasión, el tapón sellador del beacker que estaba calentándose, se desacomodó, momento ideal en el que gases importantes para la destilación y experimentación pudieran escaparse. Además, cabe mencionar que los gases expelidos del aserrín, no son del todo alquitrán, por lo cual, toda cantidad evaporada, no se logró condensar como tal. Con respecto al aserrín restante, el cual, terminado el proceso se convirtió en carbón vegetal, y se pesó, obteniendo qué, los 5g originales del aserrín, tenían aproximadamente 1.83g de Carbono, el cual, resulta ser el 36.6% del contenido total; no obstante, esta dato de igual forma, pudo variar con un dato meramente certero, ya que, no es de hecho 1.83g completa y solamente de carbono, los contenidos en el aserrín, ya que este expulsó gases que contienen el carbono, cual el CO2. Por lo cual, teniendo un valor “teórico”, a una temperatura aproximada de 900 ºC (ver Marco Teórico; sección 1.3), se evidenció que aproximadamente a estas condiciones se esperaría un porcentaje de carbono de 25 a 35%, con el cual, se obtuvieron datos muy cercanos a los indicados. Y en cuanto al porcentaje de alquitrán, se esperarían alrededor del 8-10% de alquitrán, dato con el cual no coincide con el obtenido durante la práctica, pudiéndose referir a qué la cantidad obtenida no sea del todo alquitrán. Al analizar el experimento del azúcar o sacarosa (C12H22O11) junto con el ácido sulfúrico (H2SO4), componentes que dan lugar a una reacción que libera energía –reacción exotérmica-, la cual produjeron calor suficiente para que el azúcar se carbonizara, produciendo dióxido de carbono, agua y acetileno (C2H2) el cual se convirtió en carbono, de ahí el cambio de coloración de amarillento a un color oscuro quemado, cual es el carbono, cambiando de apariencia mas no de

26

volumen significativo, ya que la reacción no se pudo dar completa, debido a que la sacarosa y los 4g de este, resultaron ser el reactivo limitante. Debido a que en la reacción aún quedaba agua, se procedió a introducir en el horno, para el proceso de calcinación, dentro del cual se depuraba el aire del ambiente y sus repercusiones dentro de la reacción, obteniendo un resultado con apariencia de carbón vegetal total y un volumen significativo esponjoso, a diferencia del inicial. Al final del proceso, se obtuvieron: 0.936 g resultantes de carbono, siendo aproximadamente un 23.4% de carbono en la muestra total de sacarosa; sin embargo, con respecto a valores teóricos obtenidos mediante Estequeometría (ver muestra de cálculo; ecuación 3), se esperaba obtener datos alrededor del 40% de Carbono, situación similar a la del aserrín, ya que al momento de efectuar la operación de la reacción, muchas moléculas de carbono se escaparon de diversas formas, como el dióxido de carbono. En cuanto a la cantidad obtenida de carbono, comparada entre el aserrín y la sacarosa, se evidencia una cantidad mayor en el azúcar, debido a que, caso contrario a la del aserrín (madera) que tiene muchos compuestos contenidos, además del simple carbono y un proceso y sistema más complejo de obtención a este, dando lugar a pérdidas significativas para un obtenido del carbón, el azúcar, como su reacción lo evidencia, es un proceso más directo, al cual se pasa a la obtención del elemento carbón.

27

CONCLUSIONES

1. Tanto la carbonización y la calcinación son métodos efectivos en cuando la obtención del elemento carbono de material orgánico.

2. Se determinó que el porcentaje de carbón en el aserrín y en el azúcar fue de 36.60 % y 23.40%, respectivamente

3. La cantidad de destilado, alquitrán, proveniente del aserrín, fue de 1.7ml, siendo esto el 30.20% presente en la muestra inicial.

4. Dentro de las reacciones efectuadas, intervienen muchísimos más elementos ajenos, impercibibles e impermisibles mas no impredecibles a los manipulados, siendo participes dentro de los resultados y variaciones.

5. Se obtuvo una mayor cantidad de

carbono proveniente del azúcar,

debido a su reacción directa y que en esta, no influyen muchos aspectos terceros.

6. Ambos procedimientos resultaron de forma positiva, conforme al criterio de ambas.

28

BIBLIOGRAFÍA

1. Wingrove, Alan S. Química Orgánica. México: Editorial FEM de México, S.A., 1986. 1569p. ISBN: 968-6034 36-6

2. Morrison, Robert T. Boyd, Robert N. Química Orgánica. 5a Edición. México. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana. 1987. 1476p. ISBN: 0-201-62932-1

3. Mortimer, Charles E. Química. 4ª Edición. México. Grupo Editorial Iberoamérica. 1983. 768p. ISBN: 968-7270 10-1

4. Brown, Theodore. Química la Ciencia Central. 11ª edición. México: Editorial

Pearson Educación, 2009. 1240p. ISBN: 978-607-

442-021-0 5. Food and Agriculture Organization of the United Natios – FAONU. Procesos de Carbonización [en línea] ONU [ref. 8 Diciembre 2013]. Disponible en Web: < http://www.fao.org/docrep/x5328s/x5328s05.htm >

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B. Muestra de Cálculo

Ecuación I.

Porcentajes Contenidos en las Muestras Experimentales

Donde: , es la cantidad expresada en porcentaje total de la muestra , es el peso final, es decir, el peso obtenido luego del experimento

, es el peso inicial de la muestra

Ejemplo: El peso inicial de una muestra de azúcar es de 12 gramos. Luego del proceso de calcinación y la tara del recipiente, se encontró un peso de 8.50 de Carbono. Determine la cantidad del carbono en relación original del azúcar.

de la azúcar es Carbono.

Ecuación II.

Densidad

Donde: , es la densidad (g/cm3 ó kg/m3) m, es la masa del objeto v, es el volumen que ocupa el objeto

30

Ejemplo: Luego del proceso necesario, se destilaron 8 mililitros de vino, el cual en parte, en la balanza digital pesa alrededor de 3g la porción. Determine la densidad en efecto.

. Debido a que, un mililitro (ml) es equivalente a un cm3, se puede reescribir como: 0.375 g/cm3. Si se desean dimensionales del sistema internacional (kg/m3) se procede de la siguiente manera:

(

C.

)

Análisis de Error (Ecuación No. 3)

Donde:

T = es el dato teórico. E = es el dato de la medida experimental.

Ejemplo: Cálculo del error relativo, del porcentaje de carbono presente en el azúcar, obtenido por medio de la mezcla de azúcar y ácido sulfúrico.

31

D. Datos Calculados Tabla VI. Porcentaje de Carbono presente en el Azúcar y el Aserrín Compuesto

Peso Inicial (g)

Peso Carbonizado (g)

% de Carbono

Aserrín

5

1.83

36.6

Azúcar

4

0.936

23.4

Fuente: Ecuación I

Tabla VII. Porcentaje de Alquitrán total presente en el Aserrín Compuesto

Peso Inicial (g)

Peso Alquitrán (g)

% de Alquitrán

Aserrín

5

1.51

30.2

Fuente: Ecuación I

32

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