Ontenció y propiedades del metano

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:

¤ II

GRUPO:

¤ “B”

INTEGRANTES:

¤ Vega Viera Jhonas Abner

NUEVO CHIMBOTE - PERÚ

2012
2012

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


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.


Calentamos el mechero Calentamos el mechero
con mucha intensidad. con mucha intensidad.

Después de algunos segundos Al romperse el enlace del Pasamos a almacenar el
comenzaron 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.


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 esta

práctica de obtención de metano.

1) Los 3 tubos de ensayo con el gas metano.

PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN DEL METANO

COMBUSTIÓN OXIDACIÓN OXIDACIÓN

Se destapó el tubo que Se agregó Se agregó 4 a 5 gotas de agua
aproximadamente 1mL de
contenía metano, se de bromo (en una solución de
solución de permanganato
acercó un fósforo de potasio (morada) al CCl4 al 5%),(Marón amarillento)
0.3% y se comprobó la


encendido, y hubo una oxidatividad al cambiar y observamos que quedó igual,
de color.
pequeña combustión en es decir, la prueba fue

la 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


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 ultravioleta

Discusiones:

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.


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 catalizador

o 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


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


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.


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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