PRACTICA COMBUSTIÓN DE UNA VELA EN EL AIRE

COMBUSTIÓN DE UNA VELA EN EL AIRE

Las velas que comúnmente conocemos son barras cilíndricas de cera o parafina provistas de una mecha, que al encenderla produce una llama que utilizamos para iluminar una habitación. Esta reacción química se conoce con el nombre de combustión, la cual se lleva a cabo en presencia del oxígeno del aire cuyo papel es de ser el comburente por excelencia.

PROBLEMA: ¿Qué elementos químicos constituyen a las ceras o parafinas que al quemarlas en presencia del aire producen la combustión?

OBJETIVOS:    Determinar qué elementos constituyen a los combustibles, como las parafinas.

                        Identificar cuáles son los productos de la combustión.

PREPARACIÓN: Materiales, una vela, cerillos, un plato de cerámica o plástico, un vaso de precipitados, pinzas para vaso, un embudo de vidrio de talle corto, tubo de ensayo chico con tapón, papel aluminio, un trozo de hielo, sal y agua de cal Ca(OH)2 incolora, previamente preparada.

Medidas de seguridad: Utiliza bata blanca de laboratorio para proteger tu ropa, no tires los residuos sólidos por las tarjas porque se tapan, no juegues con los cerillos dentro del laboratorio, recuerda que hay llaves de gas.

PROCEDIMIENTO: Fija la vela en el centro del plato, enciéndela y observa la flama que se produce. Enseguida, coloca, por unos segundos un vaso de precipitados sobre la flama empleando unas pinzas para tu seguridad. Trata de tocar la superficie que estuvo en contacto con la flama y responde lo que se te pide:

PREGUNTA	RESPUESTA
¿Cómo es la flama de la vela?	Al principio es muy fuerte pero poco a poco se va extinguiendo
¿Qué le sucede a la superficie del vaso que estuvo en contacto con la flama?	Se pone café se empieza a quemar

Envuelve en papel aluminio unos trozos de hielo rociados con sal, sujetados con la mano formando una especie de bolsa y colócala sobre la vela encendida a unos 15 cm de la flama. Responde lo siguiente:

PREGUNTA	RESPUESTA
¿Qué se observa sobre la superficie de la bolsa de hielo?	Se pone húmeda y empieza a trasminar el agua
¿Esta sustancia es producto de la combustión o el aluminio permitió que se filtrara desde el interior?	SI es producto de la combustión y transmitiendo las pequeñas moléculas de agua a través del aluminio

Coloca un embudo de filtración de talle corto de vidrio, en forma invertida sobre la flama, acerca un cerillo encendido a la punta del talle y anota tus observaciones. Ahora coloca un tubo de ensayo chico sobre el talle del embudo, también en forma invertida y colecta el gas que produce de la flama a través del mismo embudo. Después de unos segundos tapa el tubo que contiene el gas colectado y agrégale 1 mililitro de una disolución incolora de agua de cal Ca(OH)2 previamente preparada y agita vigorosamente el contenido.

PREGUNTA	RESPUESTA
El gas que sale por el talle del embudo de vidrio ¿aviva o apaga la flama del cerillo?	Se sale y apaga la flama del cerillo
¿Qué le sucede al agua de cal cuando se combina con ese gas?	Se hace un acido

1.- ¿Se puede afirmar que la flama es un producto de la combustión de la vela?

R=Si porque los pasos para crear la combustión y sus reacciones son las mismas

2.- Por las características observadas en la flama, ¿ésta se podría considerar una sustancia?

R= no

3.- ¿Qué producto de la combustión se deposita en las paredes de la bolsa de aluminio con hielo?

R= Pequeñas moléculas de agua

4.- Los productos de la combustión son: Dióxido de carbono, vapor de agua y energía (luz y calor), ¿Cuál de estos productos consideras que es el que apaga la flama del cerillo y enturbia el agua de cal?

R=El dióxido de carbono

5.- ¿Por qué se consume la vela durante la combustión?

R=Por como esta compuesta la vela que es de parafina un hidrocarburo punto de ebullición bajo

6.- ¿Qué papel cumple el oxígeno del aire en la reacción de combustión?

R= Es el comburente sin un comburente en este caso el oxigeno no se puede producir la combustión

SUELO

Se denomina suelo a la parte no consolidada y superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que tiende a desarrollarse en la superficie de las rocas emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos

A grandes rasgos los suelos están compuestos de minerales y material orgánico como materia sólida, agua y aire en distintas proporciones en los poros. De una manera más esquemática se puede decir que la pedosfera, el conjunto de todos los suelos, abarca partes de la litosfera, biosfera, atmósfera e hidrosfera.

Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son la deposición eólica, sedimentación en cursos de agua, meteorización, y deposición de material orgánico.

Tipos de suelo

Existen dos clasificaciones para los tipos de suelo, una según su funcionalidad y otra de acuerdo a sus características físicas.

§  Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca materia orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que por eso son tan coherentes.

§  Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de color blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.

§  Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia orgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien el agua y son excelentes para el cultivo.

§  Suelos arcillosos: Están formados por granos finos de color amarillento y retienen el agua formando charcos. Si se mezclan con humus pueden ser buenos para cultivar.

§  Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños, no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.

§  Suelos mixtos: Tiene características intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos.

§  Suelos calcáreos: Es el suelo compuesto en su mayor parte por cal en estos tipos de suelo difícilmente crece vegetación.

Por características físicas

§  Litosoles: Se considera un tipo de suelo que aparece en escarpas y afloramientos rocosos, su espesor es menor a 10 cm y sostiene una vegetación baja, se conoce también como leptosales que viene del griego leptos que significa delgado.

§  Cambisoles: Son suelos jóvenes con proceso inicial de acumulación de arcilla. Se divide en vértigos, gleycos, eutrícos y crómicos.

§  Luvisoles: Presentan un horizonte de acumulación de arcilla con saturación superior al 50%.

§  Acrisoles: Presentan un marcado horizonte de acumulación de arcilla y bajo saturación de bases al 50%.

§  Gleysoles: Presentan agua en forma permanente o semipermanente con fluctuaciones de nivel freático en los primeros 50 cm.

§  Fluvisoles: Son suelos jóvenes formados por depósitos fluviales, la mayoría son ricos en calcio.

§  Rendzina: Presenta un horizonte de aproximadamente 50 cm de profundidad. Es un suelo rico en materia orgánica sobre roca caliza.

§  Vertisoles: Son suelos arcillosos de color negro, presentan procesos de contracción y expansión, se localizan en superficies de poca pendiente y cercanos escurrimientos superficiales.

Importancia del suelo

El suelo tiene gran importancia porque interviene en el ciclo del agua y los ciclos de los elementos y en él tienen lugar gran parte de las transformaciones de la energía y de la materia de los ecosistemas.

Además, como su regeneración es muy lenta, el suelo debe considerarse como un recurso no renovable y cada vez más escaso, debido a que está sometido a constantes procesos de degradación y destrucción.

REACCION DE COMBUSTION

COMBUSTIÓN: La combustión es un conjunto de reacciones de oxidación con desprendimiento de calor, que se producen entre dos elementos: el  COMBUSTIBLE, que puede ser un sólido (Carbón, Madera, etc.), un líquido (Gasóleo, Fuel-Oil, etc.) o un gas (Natural, Propano, etc.) y el COMBURENTE, Oxígeno.

La combustión se distingue de otros procesos de oxidación lenta, por ser un proceso de oxidación rápida y con presencia de llama; a su vez también se diferencia de otros procesos de oxidación muy rápida (detonaciones, deflagraciones y explosiones) por obtenerse el mantenimiento de una llama estable.

Para que la combustión tenga lugar han de coexistir tres factores:

- COMBUSTIBLE.

- COMBURENTE.

- ENERGIA DE ACTIVACIÓN

Estos tres factores se representan en el denominado triángulo de combustión, en él cual  si falta alguno de los vértices la combustión no puede llevarse a cabo. El comburente universal es el oxígeno, por lo que en la práctica se utiliza el aire como comburente, ya que está compuesto, prácticamente, por 21% Oxígeno (O2) y 79% Nitrógeno (N2); únicamente en casos especiales se utilizan atmósferas enriquecidas en oxígeno e incluso oxígeno puro (por ejemplo en soldadura).  La energía de activación es el elemento desencadenante de la reacción de combustión; en los quemadores habitualmente suele obtenerse mediante una chispa eléctrica entre dos electrodos, en las calderas individuales de gas se obtiene por llama piloto, tren de chispas, etc.

REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Dentro de las reacciones químicas hay un tipo llamado “reacciones de combustión”. Una reacción de combustión es una reacción de oxidación rápida en la que se libera energía luminosa y calorífica.

Los procesos de combustión y de oxidación tienen algo en común: la unión de una sustancia con el oxígeno. La única diferencia es la velocidad con que el proceso tiene lugar. Así, cuando el proceso de unión con el oxígeno es lo bastante lento como para que el calor desprendido durante el mismo se disipe en el ambiente sin calentar apreciablemente el cuerpo, se habla de oxidación. Si el proceso es rápido y va acompañado de un gran aumento de temperatura y en ocasiones de emisión de luz (llama), recibe el nombre de combustión.

Ésta consiste en una combinación química con el oxígeno de la atmósfera para dar dióxido de carbono y agua. Se obtiene una gran cantidad de energía que se utiliza con fines industriales y domésticos.

Un ejemplo de reacción de combustión puede ser la del metano (gas natural):

En el caso de la combustión del metano tenemos que:

CH4 + 2 O2                             CO2 + 2 H2O          si hay suficiente cantidad de oxígeno.

En el caso de que la cantidad de oxígeno no sea suficiente se produce  una reacción de combustión incompleta que determina la formación de otros productos:

2 CH4 + 3 O2                          2 CO   +   4 H2O

Las reacciones químicas implicadas en la combustión no suelen, al contrario de lo que sucede en la oxidación, producirse de forma espontánea. Una fuga de gas puede permanecer un tiempo considerable sin que se produzca reacción alguna, pues es necesario un iniciador, como puede ser el contacto con una llama o chispa accidental, para que la combustión de comienzo.

Normalmente se requiere un aporte continuo de calor hasta que en un punto del material se alcanza la temperatura de inflamación y se produce la ignición. Una vez iniciada, la combustión se autoalimenta debido al carácter exotérmico de las reacciones de oxidación, generando calor y transmitiéndolo a otras partes del mismo combustible.

Aunque poco frecuente, la combustión espontánea puede darse si un cuerpo se oxida fácilmente y disipa muy mal el calor generado en la oxidación, de manera que aumenta gradualmente su temperatura hasta alcanzar el punto de inflamación.

Bajo determinadas condiciones de presión y temperatura, la combustión de ciertas sustancias puede ser extremadamente rápida, generando grandes cantidades de energía calorífica y de gases que se expanden y que pueden hacer estallar el recipiente que los contiene. En este hecho se fundamentan los explosivos.

Entre los compuestos de carbono e hidrógeno, los más utilizados como fuente de energía son: el carbón, el gas natural y los productos derivados del petróleo. Para que su combustión sea completa, se requiere que la cantidad de aire utilizado en la misma tenga el oxígeno necesario que permita transformar todo el hidrógeno en agua y el carbono en dióxido de carbono.

Si la cantidad de oxígeno empleado es inferior, la combustión se denomina incompleta y se caracteriza por la presencia de cuerpos no totalmente oxidados, como el venenoso monóxido de carbono. Tal es el caso de los gases que desprenden los automóviles, que contienen entre el 1% y el 8% de dicho gas, lo que representa un peligro potencial en calles estrechas o garajes mal ventilados.

Cuando el aire utilizado en la combustión contiene mayor cantidad de oxígeno que la necesaria, el rendimiento disminuye, al utilizar parte de su calor para elevar la temperatura de una masa superior de aire que no contribuye en nada a la energía liberada.