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Ontenció y propiedades del metano

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Ontenció y propiedades del metano

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA E.A.P AGROINDUSTRIAL Obtención y propiedades del metano.CURSO: ¤ Química Orgánica.DOCENTE: ¤ Roger Armando Romero U.CICLO: ¤ IIGRUPO: ¤ “B”INTEGRANTES: ¤ Vega Viera Jhonas Abner NUEVO CHIMBOTE - PERÚ 2012 2012
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Obtención y propiedades del metano. montar. [Sistema para la obtención de metano]. Acetato de sodio (NaOH) 4.1g (2g) mezclar. Cal de sodada (CaO) 5g (3g) mezclar. calentar. [Al inicio leve y después fuertemente]. despalzar. [Desplazar el aire del tubo reactor]. recoger. [El gas metano obtenido]. calentar [3 frascos taparlo].¤ Combustión del metano. Llama de unfosforo. Aplicar. [En la boca del frasco]. Observer ¤ R(x) bromo a la luz. Agua de bromo (CCl4 al 5%). ¤ Capacidad oxidativa. 4 ó 5 gotas Añadir. Permanganato de potasio 0.3%. 1ml Agregar. Taparlo. [Exponerlo a la luz solar]. Observer
  3. 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL PROCEDIMIENTO Obtención de metano. Implementos usados Sistema que nos para la obtención del permite la obtención gas metano. del metano. A continuación veremos el procedimiento que se utilizó para la obtención del gas metano. 4.1g de acetato de sodio. 4.1g de acetato de sodio y 5 gramos de cal de soda.CH3COONa:3H2O CH3COONa + 3H2O Calentamos el mechero Poniendo en un tubo de suavemente. ensayo el NaOH y CaO.
  4. 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Calentamos el mechero Calentamos el mechero con mucha intensidad. con mucha intensidad.Después de algunos segundos Al romperse el enlace del Pasamos a almacenar elcomenzaron a salir burbujas acetato de sodio, comenzamos metano en 3 frascos.de metano. la obtención metano Lo expusimos a la combustión, poniendo un fosforo en la boca del CH4 +2 O2 CO2 + 2H2O frasco.
  5. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Agregamos 1ml de la solución de El color permanece igual porque permanganato de potasio. el CH4 no se oxida en presencia de KMnO4. Agregamos 1ml de agua de bromo El color permanece igual porque al 5%. no reacciona sin la presencia de luz.RESULTADOS:Estos son los resultados previstos que obtuvimos gracias a la observación de estapráctica de obtención de metano. 1) Los 3 tubos de ensayo con el gas metano. PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN DEL METANO COMBUSTIÓN OXIDACIÓN OXIDACIÓNSe destapó el tubo que Se agregó Se agregó 4 a 5 gotas de agua aproximadamente 1mL decontenía metano, se de bromo (en una solución de solución de permanganatoacercó un fósforo de potasio (morada) al CCl4 al 5%),(Marón amarillento) 0.3% y se comprobó la
  6. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIALencendido, y hubo una oxidatividad al cambiar y observamos que quedó igual, de color.pequeña combustión en es decir, la prueba fuela boca. negativa. -Solido=peso/volumen -Liquido=volumen/volumen 2) Seguidamente observamos el desprendimiento de burbujas del conector de vidrio que estaba sumergido en la cubeta de agua, estas primeras burbujas eran bióxido de carbono, y posteriormente después de algunos segundos comenzaron a salir burbujas de metano, y también se observa la formación de agua en la parte menos inclinada del tubo de ensayo. CH3CO2Na CaO: NaOH CH4 + CO2 + H2O 3) Procedimos al siguiente experimento, en donde tomamos el primer tubo de ensayo, lo destapamos y rápidamente lo expusimos a la combustión, este logramos observar que de la boca del tubo que contenía el metano, se desprendió una llama amarilla clara no tan intensa, esto nos permite entender, que en el momento en que colocamos al tubo de ensayo en el fosforo, el metano reacciono, y fue lo que provoco el cambio de color en la llama del mechero. CH4 +2 O2 CO2 + 2H2O 4) Agregamos 1 gotas de permanganato de potasio KMnO4, observamos que el cambio del KMnO4 con el CH4 provocó que el cambio del KMnO4, se atenuara levemente y que su tono fuerte se redujera, de manera que el metano logro romper el enlace para reaccionar con el KMnO4, y que se oxidara. CH4 + KMnO4 CH3-K + HMnO4 5) En el experimento con 4 o 5 gotas de agua de bromo obtuvimos que la reacción fue nula, y no provocó ningún cambio físico en el agua de bromo, lo que nos permite basar con firmeza y llevar a la práctica, que los alcanos para que puedan reaccionar con los halógenos debe influir la luz ultravioleta. CH4 + Br:H2O CH4 + Br:H2O
  7. 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Actividades del gas metano Pruebas Reacciones químicas Tipo de Cambio físico químicas reacción observado química Primer CH4 + 2 O2 CO2(g) + H2O(g) Exotérmica Al exponerlo a la llama tubo cambia a un color amarrillo Tercer endotérmica El color permanece tubo igual porque el CH4 no CH4+KMnO4→ HMnO4 + CH3-K se oxida en presencia de KMnO4. Cuarto CH4+1/2Br2.H2O→CH3Br+H3O Exotérmica Pierde su color al ser tubo expuesto a la luz solar o ultravioletaDiscusiones:o Obtuvimos en el primer experimento una reacción del gas metano bastante leve, en uno de los casos para mejor este combustión seria en un tubo con metano, dejarlo en posición horizontal (la cual en el primer experimento no lo hicimos), esperar unos segundos, luego colocar un fósforo encendido cerca de la boca, como resultado obtendríamos, una combustión violenta.o Propiedades químicas Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque tiene una elevada energía de activación. Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución: Combustión del metano: La llama del metano es de color azul, debido a que la combustión con exceso de oxigeno es en general completa. El metano se oxida a CO2 y H2O pero si la combustión es incompleta se forma CO, H2O y un residuo carbonoso, llamado negro de humo.
  8. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL CH4 + 2O 2 CO2 + 2 H2O + calor (213 Kcal/mol)o Reacción global mediante la cual la cal sodada cumple su acción de agente absorbente. La reacción global es: CO2 + Ca (OH)2 → CaCO3 + H2O + calor (en presencia de agua) La reacción puede considerarse como una catalizada por una base fuerte, mientras que el agua la facilita. Pasos: CO2 + H2O → CO2 (aq) (el CO2 se disuelve en agua - paso lento y cinéticamente determinante) CO2 (aq) + NaOH→ NaHCO3 (formación de bicarbonato a pH alto) NaHCO3 + Ca (OH)2 → CaCO3 + H2O + NaOH (NaOH reciclado al paso 2) por lo tanto se trata meramente de un catalizadoro Mecanismo para la reacción del metano con bromo en presencia de luz.Cuestionario: 1. En la presentación del metano por pirolisis del acetato de sodio ¿Por qué se debe sacar el tubo de desprendimiento de la cubeta de agua antes de interrumpirse la calefacción? Se debe retirar el tubo de desprendimiento de metano, porque en el momento que se está obteniendo el metano, la temperatura es elevada, y ya que el metano es un gas y que los gases poseen la propiedad de que a temperatura elevada, su volumen aumenta y que la distancia intermoleculares aumenta, si se deja el tubo de desprendimiento de metano en la cubeta de agua, al momento que se interrumpe el calentamiento, la temperatura que se encuentra en el sistema, no es la suficiente para continuar el desprendimiento de CH2 y CO2, de manera que la sustancia no
  9. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL se libera y más bien regresa al sistema provocando que la presión aumente en el sistema y en casos muy extremos el sistema no soporte la presión a la que se está sometiendo y se rompa o explote, por eso es recomendable que se retire de la cubeta de agua la tubería de desprendimiento de metano antes de interrumpir el calentamiento. 2. ¿Cuál de las propiedades físicas del metano que hace posible que sea colectado en un frasco por desplazamiento de agua? ¿Por qué no es recomendable colectar metano por desplazamiento de aire? o Propiedades físicas: Las moléculas de metano, en sí, son no polares, ya que las polaridades de los enlaces carbono-hidrogeno individuales se anulan. La atracción entre moléculas es limitada a las fuerzas de Van-der Waals, en consecuencia el metano es un gas a temperaturas ordinarias. El punto de fusión del metano es de -183 ≡C y su punto de fusión de -161,5 ≡C. El metano es incoloro y, en estado sólido, menos denso que el agua (densidad relativa 0,4); es apenas soluble en agua, pero muy soluble en líquidos orgánicos, como la gasolina, éter y alcohol. o El desplazamiento de aire que se experimenta es descendente, porque la posición del tubo de ensayo esta hacia abajo en la cubeta con agua y también el metano producido y almacenado desplaza al aire contenido en el tubo de ensayo esto se debe también porque tiene mayor densidad. 3. ¿Qué volumen del metano, C.N. (0°C y 1 atmosfera), se podía obtener teóricamente a partir de 0.8g de acetato de sodio? (rendimiento teórico). 28 16g NaOH+ NaC2H3O2 (s) CH4 (g) + Na2CO3 (s) Sodio Acetato de sodio Metano Carbonato de sodio 0.8g X
  10. 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL 4. ¿Cuál es la fuente natural del metano? ¿Cómo se puede obtener metano a gran escala? ¿Cuáles son los usos del metano? o El metano se produce por la descomposición de substancias vegetales, principalmente celulosa, por la acción de microorganismos, y se desprende del cieno de algunos pantanos, por lo que también suele denominarse gas de los pantanos,se desprende también, más o menos puro, de los volcanes de fango y de algunas aguas y fuentes no cenagosas. o Combustible fósil (Carbón, petróleo y gas) o Vertederos o Agrícola (estiércol) ORIGEN DEL METANO Residuos orgánicos Fuentes naturales 12% 28% (pantanos) 17% Extracción de combustibles fósiles 20% 23% Digestión y defecación de animales Plantaciones de arroz o El metano también se puede obtener industrialmente empleando como materias primas el hidrógeno y el dióxido de carbono, como también en los campos de gas natural, una forma alternativa para obtener metano es mediante el biogás generado por la fermentación de la materia orgánica que se encuentra en los estiércoles, los lodos de las aguas residuales, en la basura doméstica, o en cualquier otra materia prima biodegradable, bajo condiciones anaeróbicas. o Usos:  El metano es importante para la generación eléctrica ya que se emplea como combustible en las turbinas de gas o en generadores de vapor.  El metano, siendo uno de los hidrocarburos más simples, produce más cantidad de calor por unidad de masa que otros hidrocarburos más complejos. Debido a esto, es utilizado en los hogares como combustible para la calefacción y la cocina.  En la industria química, el metano es la materia prima elegida para la producción de hidrógeno, metanol, ácido acético y anhidro acético.
  11. 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Conclusiones. 1. Se pretendía observar una oxidación del permanganato de potasio cuando este entrara en contacto con el gas. 2. El gas metano es un compuesto extremadamente útil para la vida humana, pues posee cientos de aplicaciones y sus propiedades le permiten una gran versatilidad para servir múltiple propósitos. Sin embargo, tal como nos es útil, nos es dañino. El metano es uno de los principales responsables de la destrucción de la capa de ozono, fenómeno que le trae a la Tierra consecuencias cada vez más graves y podría llegar a ser fatal para la vida en el planeta. 3. Es por esto que debemos encontrar la forma de lograr que estos extremos se encuentren, para así aprender a usar el gas metano de una forma sabia y sostenible, que maximice su potencial como recurso energético y materia prima a la vez que se impida su llegada a la atmósfera terrestre para prevenir que tenga efectos negativos. 4. En la práctica se llevó a cabo la síntesis de un alcano simple (metano [CH4]) por medio de la descomposición de una sal de conjugada del ácido acético, el acetato de sodio (CH3COONa), con hidróxido de sodio (NaOH) y óxido de calcio (CaO). Por medio de la aplicación de calor, la reacción se llevó a cabo, liberando por la manguera metano, con el cual se llenaron tubos de ensayos para luego proceder a las pruebas de identificación. Referencias bibliográficas. o http://www.textoscientificos.com/quimica/metanol/obtencion o http://astroseti.org/articulo.php?num=2828 o www.quimor.alcala.es/ o www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/default.html o http://es.scribd.com/doc/31999759/La-Alternativa-de- Sabatier#download o http://www.ciesin.org/TG/AG/liverear.html o http://www.articlesnatch.com/Article/Do-You-Know-Where-Beef-Comes- From-/698297 o http://news.xinhuanet.com/english/2007-08/25/content_6604785.htm o http://www.sciencedaily.com/releases/2007/10/071031125457.htm

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