I. OBJETIVOS
- Identificar las partes del mechero bunsen así como aprender el buen funcionamiento del mismo
- Conocer el proceso para llevar a cabo la utilización de mechero bunsen
- Conocer el tipo de llama que se forma a partir de una combustión completa e incompleta.
- Describir los tipos de llama y diferenciar cada una de las zonas existentes durante el proceso de combustión.
- Identificar los problemas que pueden ocurrir en caso el mechero bunsen se encuentre en mal estado.
- Analizar las partes de la llama para su aplicación
II. INTRODUCCIÓN
En
el siguiente informe hablaremos del uso y manejo adecuado del mechero de Bunsen
del cual sabemos que es el más utilizado en los laboratorios de todo el mundo
dado su practicidad, éste mechero fue inventado por Robert Bunsen en 1857
provee una transmisión muy rápida de calor intenso, fue diseñado de acuerdo al
principio de continuidad el cual afirma que cuando un fluido atraviesa una
sección transversal tiene una determinada velocidad de acuerdo al área por
donde éste ingrese.
En
este informe se da a conocer uno de los instrumentos clásicos más utilizados en
el calentamiento de muestras o reactivos químicos, pues este alcanza altas
temperaturas, lo suficiente para derretir numerosas sustancias.
También
se trata de conocer el comportamiento químico de las diferentes sustancias al
ser expuestas al calor, teniendo como la base la teoría de Bohr, dándonos una
variedad de colores para poder así identificarlas rápidamente, en lo demás de
este informe se informará de manera minuciosa todo lo mencionado anteriormente
por la cual concluiremos con nuestras propias experiencias y observaciones que
tuvimos durante la práctica.
III. MARCO TEÓRICO
1. LLAMA
Es aquello que se produce a partir de la
combustión que se genera entre un elemento inflamable (combustible) y el
ambiente en el que se encuentra. La llama es fuego, pero su color, intensidad o
incluso su forma pueden variar dependiendo de casa situación. La llama puede
variar entre los siguientes colores: azulada, violácea o amarillenta,
dependiendo también del tipo de situación en la que se genere esta.
Todas las reacciones de combustión son
altamente exotérmicas y por ello desprenden gran cantidad de energía que se
presenta en forma de calor, la llama es provocada por la emisión de energía de
los átomos de algunas partículas que se encuentran en los gases de la
combustión, al ser excitados por el intenso calor generado en la combustión.
1.1 Tipos de llama:
1.1.1 Llamas de pre-mezcla:
Los combustibles
gaseosos, se pueden mezclar previamente con el oxígeno presente en el aire y
luego llevar la mezcla a un quemador, donde ardera de manera muy eficiente.
Estas llamas pueden presentarse de dos
formas básicas:
·
Laminares: son aquellas que presentan un frente continuo y definido,
presentando el fluido entrante o saliente de forma aerodinámica.
·
Turbulentas: estas suelen definirse como rellenas. A veces, suelen
producir sonidos desarticulados y confusos. El frente de la llama fluctúa
velozmente, presentando muchos remolinos. Son muy eficientes en lo que se
refiere a la producción de calor por unidad de volumen.
1.1.2
Llamas de difusión:
Los combustibles líquidos y sólidos y
algunos gases, son los que producen este tipo de llama. El
combustible, se funde y vaporiza por el calor de la llama y emerge como una
corriente estacionaria de vapor, procedente de la mecha. El aire arrastrado,
forma una corriente de convección hacia la base de la llama (difunde de afuera,
hacia adentro). Debido, a que ciertas partes son ricas en combustibles, las
llamas de difusión de los hidrocarburos, suelen ser amarillas,
a causa de la presencia de partículas de
carbón incandescentes.
Si no hay aire suficiente, para oxidar este
carbón, en las últimas etapas de combustión, la llama puede producir humo. Algunas llamas de difusión no producen carbón, por ejemplo,
la llama del alcohol metílico.
1.1.3
Llama de bunsen:
En el mechero de bunsen, utilizando como
combustible, el gas natural ( Metano CH4 ), o algún otro
hidrocarburo, tal como el etileno ( C2H4 ), y con la
entrada de aire totalmente cerrada, se produce una llama amarillo brillante.
Esta es la llama de difusión, en la que el aire procede enteramente del
exterior, aire secundario, que se difunde desde la atmósfera.
Al ir abriendo lentamente, la entrada de
aire, el color amarillo de la llama disminuye y luego desaparece.
Las llamas constan de tres regiones
básicas, bien diferenciadas. La región más interna es
oscura, se trata simplemente de gas frío, sin quemar. Una cabeza de fósforo
situada en dicha región, no ardería, ya que el flujo de gas frío, no permite
que se eleve la temperatura. La región oscura del gas sin quemar, está envuelta
con una capa, en forma de cono brillante, de color verde azulado, de un espesor
inferior a 1 mm. En esta estrecha zona, el combustible reacciona con el aire
premezclado, sin embargo en la llama Bunsen corriente, la cantidad
de aire premezclado es insuficiente para producir una combustión completa. Por
lo tanto el gas emergente de la zona de reacción, sirve aún como
combustible.
El oxígeno adicional necesario,
para la combustión de los gases procedentes del cono
interno, lo suministra el aire secundario procedente de la
atmósfera. Por lo tanto, el cono interno estará recubierto por una llama
de difusión, color violeta y azulado, que se denomina, cono externo.
1.1.4
Llamas frías:
Un fenómeno luminoso tenue, conocido como
la llama fría, se observa por ejemplo, cuando se calienta una mezcla de vapor
de éter y oxígeno.
Tales llamas no son realmente frías, de hecho
producen cierto calor. Pero al contrario de las llamas ordinarias, que avanzan
de capa en capa del gas, por conducción térmica, la llama fría, actúa por
difusión de las moléculas reactivadas o radicales libres, que inician los
procesos químicos según avanzan.
La luz de las llamas frías, es una quimioluminiscencia,
originada por las moléculas excitadas reducidas por la reacción. También se conoce, en las llamas de descomposición, en las que una
molécula tal, como el ozono (O3), se descompone en otras más
sencillas, en este caso en oxígeno (O2).
1.2 Tipos de combustión:
1.2.1
Combustión completa:
Cuando una sustancia
orgánica al reaccionar con el oxígeno el producto resultante es sólo CO2 (g) y
H2O (l); esto es, la combustión completa se produce cuando el total del
combustible reacciona con el oxígeno. La ecuación puede balancearse, los
productos de esta combustión son solamente CO2, H2O, O2 y N2. La combustión se
denomina completa o perfecta, cuando toda la parte combustible se ha oxidado al
máximo, es decir, no quedan residuos de combustible sin quemar.
Las reacciones de combustión completa se
pueden describir mediante las siguientes reacciones químicas:
·
C3H8
(g) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (g) + calor
·
CH4 (g) + 2O2
(g) → CO2 (g) + 2H2O (g) + calor
1.2.2
Combustión incompleta:
Este tipo de reacción
se caracteriza por la presencia de sustancias combustibles o también llamados inquinados
en los humos o gases de combustión. Estas sustancias generalmente son carbono
como hollín, CO, H2O y también pueden aparecer pequeñas cantidades de los
hidrocarburos que se utilizan como combustibles.
En el caso de la
reacción de combustión en la que se produce únicamente CO en los gases de
combustión, se conoce con el nombre de Combustión de Ostwald y la reacción que
produce CO y H2 se conoce como Combustión de Kissel.
Estas denominaciones
derivan del uso de los diagramas de estos autores utilizados para determinar
las respectivas reacciones de combustión, siendo evidente que la reacción de
Ostwald es un caso particular de la reacción de Kissel.
En la práctica se
debe tener especial cuidado en los ambientes en que se puedan desarrollar este
tipo de reacciones. Un caso práctico y muy conocido es la combustión incompleta
de un motor de un automóvil, un brasero, un calefón o un calefactor
domiciliario sin tiro balanceado. Dada la generación de CO o monóxido de
carbono en este tipo de reacciones, que se presenta como un gas imperceptible
al olfato, se debe tener especial cuidado en la ventilación de los ambientes
donde ocurran, ya que el CO es un elemento nocivo para el cuerpo humano y puede
producir la muerte, debido al bloqueo del transporte de oxígeno, generado por
la molécula de hemoglobina, una proteína compleja presente en la sangre, donde
el CO ejerce un efecto competitivo con el O2, produciendo la carboxihemoglobina
e impidiendo la transferencia y el transporte de oxígeno en el cuerpo,
produciéndose la muerte debido a una anoxia cerebral.
Las reacciones de combustión incompleta se
pueden describir mediante las siguientes reacciones químicas:
·
C3H8
(g) + 3O2 (g) → 2CO (g) + C + 4H2O (g) + calor
·
4CH4 (g) +
5O2 (g) → 2CO (g) + 2C + 8H2O (g) + calor
De acuerdo al tipo de combustión puede
presentarse los siguientes tipos de llama:
1.2.3
Llama
no luminosa
Se consigue debido a
un adecuado contacto entre aire y gas antes de efectuarse la combustión
completa, de tal manera que casi no hay partículas sólidas incandescentes;
porque la combustión es completa y existe un exceso de oxígeno y se producen
altas temperaturas (zona oxidante).
Si la entrada
de aire está muy abierta y la presión del gas es alta, la flama se separará de
la base del mechero y se puede apagar. Para obtener una flama intensa y un
mejor calentamiento, hay que ajustar simultáneamente la válvula del gas y la
entrada del aire hasta que la flama tenga un color azul y haya perdido la punta
amarilla-naranja. Al mismo tiempo debe escucharse un sonido grave y la flama
debe alcanzar de 12 a 15 cm. de alto. Una vez logrado esto se puede reducir la
intensidad de la flama, cerrando al mismo tiempo la válvula del gas y la
entrada de aire con cuidado.
1.2.4
Llama
luminosa
Este tipo de
mechero tiene una válvula para regular el gas, por lo que se debe abrir
totalmente la llave de la toma general y regular el flujo de gas con la llave
del mechero. Un mechero funciona de manera correcta si el gas y el aire se mezclan
en proporciones adecuadas, para ello el mechero cuenta con unas entradas de
aire. Si las entradas se encuentran cerradas la flama será dispersa o
arborescente, tendrá color amarillo-anaranjado y despedirá mucho humo.
Emite luz porque
contiene partículas sólidas que se vuelven incandescentes debido a la alta
temperatura que soportan.
Este tipo de llama produce gran pérdida de
calor y se genera en una combustión incompleta. Alcanza temperaturas hasta 900
ºC
Zonas de la llama:
·
Zona Fría (Cono
frío)
Es la zona de
color oscuro formado por una mezcla de aire y gases sin
quemar donde
no llega el oxígeno. Alcanza hasta 300 ºC.
·
Cono Interno
Es donde se
produce las reacciones iníciales necesarias para la combustión.
Alcanza hasta
600 ºC.
·
Cono Externo
Constituido por los
productos de combustión; donde se encuentra la más
Alta temperatura de
la llama. Alcanza hasta 1500 ºC.
La forma de la llama nos indica si la
combustión es rica o pobre.
1.- Cono frío: no
llega oxígeno
2.- Cono de
reducción: poco oxígeno
3.- Cono de
oxidación: abundancia de oxígeno
4.- Zona de fusión:
alcanza los 1500 ºC
VI. DATOS:
4.1 Parte Experimental
ü Materiales:
§ Mechero
Bunsen
§ Alambre
de Nicrom
ü Reactivos:
§ Sales
de potasio
§ Calcio
§ Bario
§ Hierro
§ Magnesio
§ Estroncio
4.1.1
ESTUDIO
DE LA LLAMA
PASO
1
Encienda el mechero y regule la llama no
luminosa.
PASO 2
Sumergir el alambre de nicrom en ácido clorhidrico
luego con agua para luego exponerlo al fuego,con el fin de eliminar cualquier
clase de impureza que pudieran contaminar las muestras.
PASO 3
Luego
se procedio a tomar una muestra ( sales
asignadas por el tutor).
PASO 4:
Después
exponga la muestra a la zona mas
caliente de la llama y observe el color con que arde dicha
sustancia.
MUESTRA
|
COLOR
DE LA LLAMA
|
INTENSIDAD
|
GRAFICA
|
FeCl3
|
Amarilla con chispas
|
Alta
|
|
CaCl2
|
Rojo
|
Alta
|
|
SrCl2
|
Rojo-Fucsia
|
Media
|
|
MgCl2
|
Blanca
|
Media
|
|
KCl
|
Violeta
|
Alta
|
VII.
CONCLUSIONES
1.
A partir del conocimiento brindado
anteriormente, los estudiantes están aptos para manejar un mechero de Bunsen,
porque identifican sus partes, conocen
su correcto funcionamiento, las clases de llama que nos brinda y las temperaturas aproximadas a las que opera.
2. Aprender a reconocer la zona más caliente o de
mayor temperatura de la llama a través del experimento con el alambre de nicrom.
3.
Aquí
se debe recalcar que existen diferencias
entre la llama no luminosa y luminosa
LLAMA NO LUMINOSA
‐
más caliente
‐
combustión completa.
‐No
produce partículas sólidas.
‐La
llama es de color azul
Transparente.
|
LLAMA LUMINOSA
‐menos
caliente
‐Aquí
ocurre la combustión incompleta.
‐Se
produce partículas de carbón (hollín).
|
4. Se examinó el color de cada llama
identificando el compuesto que la generaba, así podemos identificar dicho
compuesto tan solo con ver el color de la llama.
VII. REFERENCIAS
·
Química experimental Carrasco
·
Química básica-margarita
Patiño Jaramillo
·
Manual de técnicas de
laboratorio quimico-Ruben Darío Osorio Giraldo
·
Brow Leeman : Espectrocospía
·
Raymond
Chang: Átomo de Borh
·
Petrucci:
Espectros Electromagnéticos
Buena información 😊
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