DIOXIDO DE CARBONO

LABORATORIO Nº 10
OBTENCIÓN DEL DIOXIDO DE CARBONO

FUNDAMENTO TEORICO
Dióxido de carbono, gas incoloro, inodoro y con un ligero sabor ácido, cuya molécula consiste en un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno (CO2). El químico escocés Joseph Black lo denominó 'aire fijo', y lo obtuvo a partir de la descomposición de la marga y la caliza, como parte de la composición química de esas sustancias. El químico francés Antoine Lavoisier lo identificó como un óxido de carbono al demostrar que el gas obtenido por la combustión del carbón de leña es idéntico en sus propiedades al 'aire fijo' obtenido por Black. El dióxido de carbono es 1,5 veces aproximadamente más denso que el aire. Es soluble en agua en una proporción de un 0,9 de volumen del gas por volumen de agua a 20 ° C.
El dióxido de carbono se produce por diversos procesos: por combustión u oxidación de materiales que contienen carbono, como el carbón, la madera, el aceite o algunos alimentos; por la fermentación de azúcares, y por la descomposición de los carbonatos bajo la acción del calor o los ácidos. Comercialmente el dióxido de carbono se recupera de los gases de hornos de calcinación, de los procesos de fermentación, de la reacción de los carbonatos con los ácidos, y de la reacción del vapor con el gas natural, una fase de la producción comercial de amoníaco. El dióxido de carbono se purifica disolviéndolo en un solución concentrada de carbonato alcalino y luego calentando la disolución con vapor. El gas se recoge y se comprime en cilindros de acero.
La atmósfera contiene dióxido de carbono en cantidades variables, aunque normalmente es de 3 a 4 partes por 10.000, y aumenta un 0,4% al año. Es utilizado por las plantas verdes en el proceso conocido como fotosíntesis, por el cual se fabrican los carbohidratos, dentro del ciclo del carbono.
El dióxido de carbono se usa para fabricar carbonato de sodio, Na2CO3 · 1OH2O (sosa para lavar), e hidrogeno carbonato de sodio, NaHCO3 (bicarbonato de sodio). Disuelto bajo una presión de 2 a 5 atmósferas, el dióxido de carbono produce la efervescencia de las bebidas gaseosas. No arde ni sufre combustión, por lo que se emplea en extintores de fuego. El extintor de CO2 es un cilindro de acero lleno de dióxido de carbono líquido que, cuando se libera, se expande repentinamente y produce una bajada de temperatura tan enorme que se solidifica en 'nieve' en polvo. Esta nieve se volatiliza (se evapora) al contacto con la sustancia en combustión, produciendo una capa de gas que enfría y mitiga la llama. El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como refrigerante. Su capacidad para enfriar es casi el doble que la del hielo del agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se convierte en un gas, produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.
El producto de la combustión total del carbono, el dióxido de carbono, desempeña una importante misión en la naturaleza como componente de las aguas naturales, como producto de la respiración y como materia prima para la asimilación. Es mas denso que el aire y por desplazamiento del aire, se disuelve regularmente en agua, muy lentamente, de manera que la producción debe ser lenta de, lo contrario no se lograría disolver una cantidad apreciable, la solución acuosa es inestable y contiene algo de ácido carbónico que es un ácido débil
PARTE EXPERIMENTAL
Procedimiento
En matraz kitasato se introduce 15g de carbonato de calcio, se arma el equipo de reacción que consta de un matraz y un embudo de decantación, tiene que estar perfectamente asegurado, en el embudo de decantación se introduce ácido clorhídrico unos 30ml 1:2 , luego se abre la llave del embudo para que el ácido entre al matraz, debe el ácido entrar lo mas lentamente posible de preferencia gota agota, la reacción es rápida y el gas se desprendimiento del matraz, el gas se recoge en un tubo seco, luego en agua con hielo y finalmente en dos tubos con agua de barita, uno de ellos debe tener fenoltaleina. Burbujear hasta que se disuelva el precipitado formado, guarde los tubos para uso posterior.

HCl + CaCO3 CO2 + Cl2Ca + H2O
Propiedades físicas
a) olor: inodoro
b) color: incoloro
c) solubilidad:
Propiedades químicas
1) Combustión
Se comprueba que este gas no es comestible
CO2 + O2

2) Formación del bicarbonato.- En los dos tubos antes mencionados, el precipitado que se forma es el carbonato de bario, luego al disolverlo se forma el bicarbonato de bario que es soluble al igual que el calcio y magnesio que son los que forman la dureza del agua.

CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2
3) Carácter ácido.- Las soluciones acuosas del dióxido de carbono presentan carácter ácido, medir el ph de dicha solución y escribir la ecuación de reacción del gas con el agua.
CO2 + H2O H2CO3 Ph= 3,5


4) Precipitación de CO-23 .- En varios tubos de ensayo colocar los diferentes reactivos indicados de 3ml y añadir gota a gota carbonato de sodio hasta notar la aparición de precipitados: Nitrato de plata, cloruro de calcio y Sulfato de cobre.

5) Identificación de CO3-2 y HCO3.- En un tubo mezclamos 2ml de carbonato de sodio con 2ml de bicarbonato de sodio, luego le agregamos cloruro de calcio o bario, gota a gota, hasta que precipite todo el carbonato, luego lo llevamos a la centrifugadora para separar el sólido del líquido, continuamos trabajando con el líquido, que contiene el bicarbonato, el cual le podemos agregar amoniaco o hervirlo para la descomposición del bicarbonato.

RECOMENDACIONES
- Tener cuidado con todo reactivo peligro en la clase de laboratorio
CONCLUSIÓN
- En este laboratorio conocimos las propiedades física y química, relacionando su solubilidad en las aguas naturales y la formación de bicarbonat



CUESTIONARIO Nº 10
LABORATORIO

1.- Si el gas carbónico no es venenoso, porque puede producir la muerte si se entra a una atmósfera de dióxido de carbono.
El dióxido de carbono constantemente se elimina de la atmósfera como parte del ciclo del carbono. Si esto no sucediera, el mundo se calentaría y sería tan caliente como Venus. Los mecanismos que retiran el carbono de la atmósfera se llaman "sumideros de carbono". Los bosques del mundo son un gran sumidero de carbono. Deforestar implica reducir el tamaño de este sumidero, permitiendo que más dióxido de carbono permanezca en la atmósfera. Por otro lado, los recientes desarrollos tecnológicos permiten a los humanos desarrollar un nuevo tipo de sumidero de carbono a través de la captura y el almacenamiento de carbono
2.- Cuáles son las ventajas de la nieve carbónica con respecto al hielo.
Esta nieve se volatiliza (se evapora) al contacto con la sustancia en combustión, produciendo una capa de gas que enfría y mitiga la llama. El dióxido de carbono sólido, conocido como hielo seco, se usa mucho como refrigerante. Su capacidad para enfriar es casi el doble que la del hielo del agua; sus ventajas son que no pasa a líquido sino que se convierte en un gas, produciendo una atmósfera inerte que reduce el crecimiento de las bacterias.
3.- Cuáles son los tipos de durezas en el agua que existen, defina cada una de ellas y como se las puede destruir.
Hay dos tipos de dureza:
Dureza temporal del agua.- se dice que el agua tiene dureza temporal si contiene hidrógeno carbonatos de calcio y de magnesio ya que este tipo de dureza puede eliminarse fácilmente por ebullición.
Dureza permanente del agua.- contienen sulfatos de calcio y de magnesio. Ni la ebullición ni la adición de cal hidratada eliminan este tipo de dureza, sin embargo pueden eliminarse junto con la dureza temporal, mediante la adición de sosa para blanquear, Na2CO3, por el proceso de la permutita.
4.- Cuáles serian las posibles fuentes de dióxido de carbono en muestra región
El dióxido de carbono ha estado ingresando en la atmósfera proveniente de diversas fuentes durante millones de años. Una de estas fuentes, la combustión de combustibles fósiles realizada por los seres humanos, comenzó con la Revolución Industrial. Ahora es una gran fuente de dióxido de carbono y ejerce un importante efecto en el equilibrio del ciclo del carbono.
Veamos de dónde proviene el CO2 en la atmósfera.
Respiración
Los animales extraen oxígeno del aire que respiran. Se combina con azúcares produciendo energía, CO2 y agua. Los peces y otras criaturas acuáticas extraen el oxígeno disuelto del agua en la que viven. La respiración ocurre en las plantas también. Las plantas necesitan energía para crecer. Las plantas verdes son fuentes de CO2 mediante la respiración, y sumideros de CO2 por la fotosíntesis.
Descomposición
Cuando las plantas y animales mueren, comienzan a sufrir procesos químicos que descomponen los compuestos orgánicos que las integran en compuestos más simples, incluso el CO2.
Volcanes
Las erupciones volcánicas producen emisiones sólidas y gaseosas que incluyen CO2.
Difusión fuera de los océanos
El CO2 disuelto es liberado al aire desde los océanos. Como se explicó anteriormente, esto es parte de un proceso de dos vías en el que el CO2 también es absorbido por los océanos. Actualmente hay más CO2 absorbido que liberado. Los océanos son un sumidero neto de CO2.
Intervenciones humanasLas actividades humanas influyen en el flujo de CO2 hacia y fuera de la atmósfera. En los últimos 150 años, estos efectos aumentaron significativamente.