Obtención del dioxígeno en el laboratorio
Daniela se corta un dedo y su mamá le echa peróxido de dihidrógeno (agua oxigenada). La herida hace espuma: salen burbujitas. ¿Qué gas es ese? ¿Se podría recoger y comprobar que es dioxígeno? En el laboratorio de la escuela lo vas a averiguar.
El dioxígeno: propiedades físicas
El dioxígeno ($O_2$) es el gas del aire que necesitamos para respirar. A temperatura ambiente, sus propiedades físicas son estas:
| Propiedad | Dioxígeno |
|---|---|
| Estado de agregación | gas |
| Color | incoloro (no se ve) |
| Olor | inodoro (no huele) |
| Solubilidad en agua | poco soluble |
| Densidad | algo mayor que la del aire |
Por ser incoloro e inodoro, no puedes saber por la vista ni por el olfato si un tubo contiene dioxígeno. Por eso hará falta un ensayo para identificarlo.
Escribe tres propiedades físicas del dioxígeno a temperatura ambiente. Ten en cuenta su estado de agregación, su color y su olor.
Escribe tres propiedades físicas del dioxígeno a temperatura ambiente. Ten en cuenta su estado de agregación, su color y su olor.
Obtención a partir del peróxido de dihidrógeno
El peróxido de dihidrógeno ($H_2O_2$) es un líquido incoloro que se vende en las farmacias como «agua oxigenada». Se descompone lentamente en agua y dioxígeno. Si se le añade un poco de dióxido de manganeso ($MnO_2$), un polvo negro, la descomposición es mucho más rápida.
En palabras:
$$\text{peróxido de dihidrógeno} \xrightarrow{MnO_2} \text{agua} + \text{dioxígeno}$$Con fórmulas:
$$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$$Sobre la flecha escribimos el $MnO_2$ porque ayuda a que ocurra la reacción, pero no es un reaccionante ni un producto.
El dióxido de manganeso queda al final igual que al principio: no se gasta. Una sustancia que acelera una reacción sin consumirse se llama catalizador.
En el laboratorio de la escuela, el profesor guía descompone peróxido de dihidrógeno ($H_2O_2$) con un poco de dióxido de manganeso. Menciona el nombre de la sustancia…
En el laboratorio de la escuela, el profesor guía descompone peróxido de dihidrógeno ($H_2O_2$) con un poco de dióxido de manganeso. Menciona el nombre de la sustancia que se desprende en esta reacción y escribe su fórmula química.
La ecuación de la descomposición del peróxido de dihidrógeno es: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$ a) Nombra las sustancias que reaccionan y las que se forman. b)…
La ecuación de la descomposición del peróxido de dihidrógeno es:
$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$
- a) Nombra las sustancias que reaccionan y las que se forman.
- b) Explica qué función cumple el dióxido de manganeso si no aparece en la ecuación y al final de la reacción sigue presente.
El papel del catalizador
Dos grupos de 8.° grado hacen el mismo experimento. El grupo A añade $MnO_2$ y ve muchas burbujas. El grupo B no añade nada y casi no ve burbujas. ¿Qué concluyen?
Conclusión: el $MnO_2$ hace que la descomposición sea mucho más rápida. Sin él, la reacción ocurre, pero muy despacio.
¿Cómo comprobar que el $MnO_2$ no se consume? Un experimento posible:
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Al terminar la reacción, filtra el contenido del tubo. El $MnO_2$ es sólido y queda en el papel de filtro.
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Lava el sólido, sécalo y pésalo. Si su masa es la misma que al inicio, no se gastó.
-
Echa ese mismo sólido en peróxido nuevo. Si vuelve a producir burbujas con rapidez, sigue funcionando.
Dos grupos de 8.° grado realizan la descomposición del peróxido de dihidrógeno. El grupo A añade dióxido de manganeso y observa un desprendimiento rápido y abundante de…
Dos grupos de 8.° grado realizan la descomposición del peróxido de dihidrógeno. El grupo A añade dióxido de manganeso y observa un desprendimiento rápido y abundante de burbujas. El grupo B no añade nada y observa muy pocas burbujas. Analiza el caso: ¿qué conclusión pueden sacar sobre el papel del dióxido de manganeso? ¿Qué experimento adicional propondrías para comprobar que este no se consume en la reacción?
Obtención con clorato de potasio y montaje
Otra forma de obtener dioxígeno es calentar clorato de potasio ($KClO_3$), un sólido blanco. Se descompone en cloruro de potasio y dioxígeno:
$$\text{clorato de potasio} \xrightarrow{\text{calor}} \text{cloruro de potasio} + \text{dioxígeno}$$Aquí el calor es necesario: sin calentar, la reacción no ocurre. Por eso el tubo con el sólido se calienta con el mechero (la lamparita de alcohol).
Montaje:
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Coloca el clorato de potasio en el tubo de ensayo.
-
Tápalo con el tapón con tubo de desprendimiento. El tubo conduce el gas hacia fuera.
-
Sujeta el tubo de ensayo en posición ligeramente inclinada, con la boca algo hacia abajo.
-
Pon el extremo del tubo de desprendimiento bajo un tubo lleno de agua e invertido en una cubeta con agua.
-
Calienta el tubo con el sólido.
¿Por qué la boca del tubo va ligeramente hacia abajo? Al calentar, puede formarse vapor de agua que se condensa en las paredes frías. Si la boca estuviera hacia arriba, esa agua resbalaría hacia el fondo caliente y podría romper el vidrio.
Alejandro dispone de un tubo de ensayo, un tapón con tubo de desprendimiento, una cubeta con agua, un mechero y clorato de potasio ($KClO_3$). Describe cómo montaría el…
Alejandro dispone de un tubo de ensayo, un tapón con tubo de desprendimiento, una cubeta con agua, un mechero y clorato de potasio ($KClO_3$). Describe cómo montaría el equipo para obtener dioxígeno al calentar esta sustancia. Indica por qué el tubo de ensayo con el sólido se calienta y en qué lugar se recoge el gas.
Recogida del gas
Hay dos métodos habituales, y cada uno aprovecha una propiedad física del dioxígeno.
Por desplazamiento de agua. El tubo se llena de agua y se invierte en la cubeta. El gas entra por abajo, sube y empuja el agua hacia fuera. Funciona porque el dioxígeno es poco soluble en agua: casi no se disuelve mientras burbujea.
Por desplazamiento de aire. El gas entra en un recipiente colocado boca arriba. Funciona porque el dioxígeno es algo más denso que el aire: se acumula en el fondo y empuja el aire hacia arriba y fuera.
| Desplazamiento de agua | Desplazamiento de aire | |
|---|---|---|
| Propiedad usada | poco soluble en agua | más denso que el aire |
| Posición del recipiente | boca abajo, en agua | boca arriba |
| Pureza | mayor: se ve cuándo se llena | menor: puede quedar aire mezclado |
| Cómo saber que está lleno | el agua sale por completo | con un ensayo (astilla encendida) |
En el desplazamiento de aire no se ve el gas, pues es incoloro. Para saber que el recipiente está lleno de dioxígeno hay que acercar a la boca una astilla con un punto en ignición: cuando se aviva, ya hay dioxígeno. Después se tapa pronto el recipiente, pues el gas puede escaparse.
Al preparar dioxígeno en el laboratorio, se puede recoger el gas en un tubo de ensayo lleno de agua e invertido en una cubeta con agua. Indica cómo se llama este método…
Al preparar dioxígeno en el laboratorio, se puede recoger el gas en un tubo de ensayo lleno de agua e invertido en una cubeta con agua. Indica cómo se llama este método de recogida y di a qué propiedad física del dioxígeno se debe que pueda recogerse así.
Yoel recoge dioxígeno por dos métodos: desplazando agua y desplazando aire con el recipiente boca arriba. Compara ambos métodos: indica qué propiedades físicas del…
Yoel recoge dioxígeno por dos métodos: desplazando agua y desplazando aire con el recipiente boca arriba. Compara ambos métodos: indica qué propiedades físicas del dioxígeno permiten cada uno, qué ventaja tiene el primero para obtener un gas más puro y qué precaución debe tomar con el segundo para saber que el recipiente está lleno de dioxígeno.
Comprobación: la astilla con un punto en ignición
Claudia tiene un tubo lleno de un gas incoloro. ¿Cómo sabe que es dioxígeno? Hace este ensayo:
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Enciende una astilla de madera y la apaga soplando, de modo que quede solo un punto rojo (en ignición).
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Introduce la astilla en el tubo con el gas.
Si el gas es dioxígeno, la astilla se aviva y vuelve a arder con llama brillante.
¿Por qué? La madera arde porque reacciona con el dioxígeno. En el aire, el dioxígeno está mezclado con otros gases (cerca de una quinta parte). En el tubo con dioxígeno casi puro hay mucho más de este gas disponible y la combustión es más viva. Esto demuestra que el dioxígeno mantiene la combustión.
Si el gas fuera otro, como dinitrógeno o dióxido de carbono, la astilla se apagaría.
Claudia descompone peróxido de dihidrógeno en un tubo de ensayo y quiere comprobar que el gas desprendido es dioxígeno. Describe qué ensayo realizaría con una astilla de…
Claudia descompone peróxido de dihidrógeno en un tubo de ensayo y quiere comprobar que el gas desprendido es dioxígeno. Describe qué ensayo realizaría con una astilla de madera con un punto en ignición y qué observaría si el gas fuera dioxígeno. Explica por qué ocurre lo que observa.
Vuelve al principio: las burbujas de la herida de Daniela son dioxígeno que se libera cuando el peróxido de dihidrógeno se descompone. En el laboratorio se puede recoger y comprobar con la astilla.