Fisicoquímica
TRABAJO FINAL
BOMBA CASERA
CAMILO ALBERTO AVILA LEAL, EMANUEL GÓMEZ CARDENAS
CAMILO ALBERTO AVILA LEAL, EMANUEL GÓMEZ CARDENAS
Objetivo
Realizar un experimento con papel aluminio y ácido muriático, los cuales
al reaccionar crean gran cantidad de gas, suficiente para explotar una botella
de plástico en el menor tiempo posible. Así la botella que menos se demore en
explotar, con las variadas cantidades de ácido muriático, se podrá analizar
cuál de los dos productos llega a ser el reactivo límite.
Marco teórico
PAPEL ALUMINIO
El material aluminio
Aluminio, el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre
después del oxígeno y el silicio, se extrae de un mineral llamado Bauxita. El
mineral se refina para hacer 'alúmina', un óxido de aluminio puro. A
continuación, se produce el metal de aluminio a partir de alúmina haciendo pasar
una corriente eléctrica a través de él en un proceso llamado 'reducción
electrolítica'. El metal plateado resultante es la base de una amplia gama de
aleaciones hechas por la adición de pequeñas cantidades de otros metales que
proporcionan las características específicas necesarias para cada aplicación.
Para la mayoría de los envases de papel aluminio se utiliza aluminio casi puro.
Pero, cada vez más, las aleaciones se están 'diseñando' con el fin de aumentar
la fuerza y reducir el espesor para obtener el mismo rendimiento.
Fabricación del papel aluminio
El papel aluminio es una lámina muy fina de aluminio que oscila entre
aprox. 0,006 mm y el límite superior ISO definido de 0,2 mm (200 µm). Se
produce laminando lingotes calentados (laminación en caliente) en rodillos de
entre 2 y 4 mm de espesor. Los rodillos son luego sucesivamente laminados en
frío para lograr los espesores de lámina requeridos. Un segundo método de
laminación, la colada continua, prescinde de lingotes y convierte el metal
fundido en una gruesa tira que se aplica inmediatamente sobre el rodillo que,
seguidamente, enrolla el papel aluminio.[1]
Propiedades
El aluminio pertenece al grupo de elementos metálicos conocido como
metales del bloque p que están situados junto a los metaloides o semimetales en
la tabla periódica. Este tipo de elementos tienden a ser blandos y presentan
puntos de fusión bajos, propiedades que también se pueden atribuir al aluminio,
dado que forma parte de este grupo de elementos.
El estado del aluminio en su forma natural es sólido. El aluminio es un
elemento químico de aspecto plateado y pertenece al grupo de los metales del
bloque p. El número atómico del aluminio es 13. El símbolo químico del aluminio
es Al. El punto de fusión del aluminio es de 933,47 grados Kelvin o de 661,32
grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del aluminio es de
2792 grados Kelvin o de 2519,85 grados celsius o grados centígrados. [2]
ACIDO MURIATICO (Ácido
clorhídrico)
FORMULA: HCl
PESO MOLECULAR: 36.46 g/mol
COMPOSICION: Cl: 97.23 % y H: 2.76 %.
GENERALIDADES:
El ácido clorhídrico es una disolución acuosa de cloruro de hidrógeno.
El nombre de ácido muriático, con el que también se le conoce, le fue dado por
Lavoisier, basado en el hecho de que
"muriato" indicaba la presencia de cloro en los compuestos
inorgánicos. Es un líquido de color amarillo (por presencia de trazas de
fierro, cloro o materia orgánica) o incoloro con un olor penetrante.
Sus vapores son irritantes a los ojos y membranas mucosas. Es soluble en
agua, desprendiéndose calor. Es corrosivo de metales y tejidos. Para su
obtención se tienen diferentes procesos industriales, entre los cuales se
encuentran: la reacción entre cloruro de sodio o potasio con ácido sulfúrico;
la reacción de bisulfuro de sodio con cloruro de sodio, conocido como proceso
Meyer; el proceso Hargreaves, en el cual se usa óxido de azufre, sal y vapor.
RIESGOS:
Riesgos de fuego y explosión:
No es inflamable. Se produce gas inflamable cuando se encuentra en
contacto con metales. Se generan vapores tóxicos e irritantes de cloruro de
hidrógeno cuando se calienta. [3]
Al momento de manipular el ácido muriático tener cuidado con
inhalaciones, que ocasionan irritaciones a ojos, fosas nasales, garganta;
igualmente con la ingesta o por contacto, ya que puede generar quemaduras en
piel, ojos y muy irritante para el tubo digestivo.
Materiales
·
1 Botella
plástica de 300ml , totalmente limpia
·
0,75g de papel aluminio, cortado en pedazos y
hechos en forma de bolita
·
100 ml de
ácido muriático
Procedimiento
1.
Lavar la
botella plástica junto con su tapa (dejarla secar).
2.
Pesar 0,25
g de papel aluminio, cortarlo en trozos de 5cm * 5cm aprox. y realizar bolitas.
3.
Introducir
las bolitas dentro de la botella plástica.
4.
Luego de
haber introducido el papel aluminio dentro de la botella se agregan 20, 30, 40ml
de ácido muriático, verificando que llegue al tope del papel aluminio.
5.
Tapar bien
la botella, agitarla fuertemente durante unos 15-30seg aprox.
6.
Dejar la
botella en campo abierto, lejos del alcance y observar la reacción.
OBSERVACIONES
ANTES.
Al momento de agregar las mismas cantidades de papel aluminio y variadas
cantidades de ácido muriático, se puede observar que a medida que pasan los
tiempos de espera, se van generando tinciones en cada solución, cambia de un
color amarillento a uno grisáceo. Ya cuando se empieza a ver el cambio de
coloración, es cuando se sabe que la botella se va a empezar a inflar por la
generación de gas que presenta la reacción.
DURANTE
Partiendo de la coloración, lo que primero se empieza a ver es un gas
que va llenando poco a poco toda la botella. Ya cuando el gas está en la
totalidad de la botella, esta empieza a mostrar una inflamación en la parte de
la culata, cada vez más y más grande, hasta llegar a la explosión.
DESPUES
Generado el fin al que se quería llegar, que era la explosión, las
botellas se pueden ver cómo quedan totalmente destrozadas, cada una con
diferentes formas de daño, dado que la explosión no se genera con la misma
fuerza en cada una de las botellas experimentales.
ANÁLISIS
La reacción a la cual se quería llegar se
dio, dadas las diferentes pruebas que se hicieron con anterioridad. Lo que paso
en el experimento, explicado químicamente es que cuando el Ácido Muriático se
le adiciona Aluminio, este reacciona como lo muestra la ecuación:
6HCl + Al ------ 3H2 + 2AlCl3
Así es la reacción balanceada. Produce Hidrógeno y Cloruro de Aluminio que no es Corrosivo. En esta reacción, el gas que se libera es el elemento más liviano, más que el helio, siendo muy
inestable. Este gas se adaptara al recipiente en donde este, lo expandirá y
luego lo estallara por la presión. Recordando la ley de los gases, “cuando la
presión aumenta, el volumen disminuye”
CONCLUSIONES
·
A mayor
cantidad de ácido muriático, mayor generación de gas en menor tiempo, en este
caso generando Hidrógeno y cloruro de aluminio.
· Como el ácido
muriático genera gases, al momento del contacto con aluminio, tanto así que
genera expansión de una botella de plástico.
· A partir
de materiales caseros, podemos realizar una bomba casera determinando gases
ideales.
BIBLIOGRAFIA
1. http://sandwich.alufoil.org/xn--datos-y-caractersticas-dcc.html
2. http://elementos.org.es/aluminio
3.
http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/3hshcl.pdf
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