SÍNTESIS DE METANO PRÁCTICA DE LABORATORIO “SÍNTESIS DE METANO”

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1º △

CH3COONa + Na(OH) + Ca(OH)2 ➡ CH3-H -COONa Na(OH) . -O-Ca-OH

Fig.3 El número 1º se refiere al primer momento de la reacción. Los enlaces en rojo indican los radicales.

[pic 3][pic 4]

2º 3º △ Productos

CH3-H -COONa NaO- -H -O-Ca-OH ➡ CH4 + Na2CO3 + . CaO + H2O[pic 5]

4º

Fig.4 2º, 3º y 4º son momentos específicos que dan inicio a la reacción de los subproductos. Los enlaces en rojo indican los radicales.

* Tomado y adaptado de https://www.ecured.cu/Reacci%C3%B3n_de_sustituci%C3%B3n

En un primer momento (fig.3) el hidróxido de calcio ataca el doble enlace del oxígeno del acetato de sodio (fig.1); teniendo como resultado que un hidrógeno del Ca(OH)2 se desplace al radical del CH3, logrando así la tetravalencia del carbono. No obstante, el resto de los elementos también hacen una reacción con los demás compuestos. En un segundo momento (fig.4), el elemento hidróxido de sodio, su enlace O-H se rompe a causa del radical COONa para completar la tetravalencia. Posteriormente, en el tercer momento el radical hidrógeno rompe al enlace Ca-OH, para formar el solvente por excelencia, el agua. Y por último, en una tautomerización de las moléculas, se formará el CaO para establecerse.

Hay que aclarar que la explicación previamente desarrollada no es más que una secuencia de la reacción del Acetato de Sodio y la Cal Sodada a partir de la reacción por sustitución, pero hay que añadir que existen diferentes maneras de reaccionar, debido a la tautomerización, los enlaces que más generan atracción entre otros elementos, etc; este desarrollo se hizo con el fin de explicar cuál fue el proceso de reacción y los cambios que tuvieron las moléculas para llegar a los productos.

Finalmente, después del proceso de reacción se obtuvieron los productos; el primero es el gas metano (CH4), el cual presentó cierto comportamiento a la hora de verificar su combustión; el segundo fue una oxisal, denominada Carbonato de sodio (Na2CO3) como el mayor porcentaje de obtención; otro fue el Óxido de calcio (CaO) como otro residuo en el experimento; y por último fue el Agua (H2O), pero esta no se presentó en forma líquida sino ya en estado gaseoso, debido que al haber una fuente calórica hizo que presentara un cambio físico en su materia, por eso vimos vapor de agua en la reacción, no era metano porque es incoloro e inodoro.

Pero en el transcurso de la práctica hubo dos inconvenientes: (a) las pruebas realizadas al Metano para verificar su reacción como combustible y (b) la abundancia de los subproductos. Por ende, se desarrolló el siguiente procedimiento.

- En el primero se hicieron dos pruebas: la combustión del metano y la prueba de incorburencia.

- Con la combustión nos guiamos con la siguiente reacción y los antecedentes previamente estudiados:

Combustión

CH4(g) + 2O2 ➡ CO2 + 2H20 + E Rx. completa

2CH4(g) + 3O2 ➡ 2CO + 4H20 + E Rx. semi-incompleta

CH4(g) + O2 ➡ C + 2H20 + E Rx. incompleta

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Con esta combustión vivenciamos que color tuvo la combustión para saber si la reacción fue completa, semi-incompleta o incompleta. Esto se puede saber porque la reacción es exotérmica, liberando calor en forma de energía (como en la tabla 3 y la letra “E”). Por ende, cuando acercamos un mechero al gas metano este reaccionara y desprende un color, permitiéndonos saber qué reacción se obtuvo y si el metano, tuvo una relación entre la cantidad de combustible y de comburente para la combustión completa. Es decir, si el combustible tiene la capacidad de arder con la presencia de un comburente (oxígeno en este caso) por medio de una energía de activación que es el fuego*. Cuando la reacción tiene un color azul, su reacción es completa; pero si “la llama tiene color amarillo, naranja e inestable(...), la falta de oxígeno en el ambiente(...), por ende, se obtendrá entonces monóxido de carbono**”; esta reacción será semi-incompleta.

* Tomado y adaptado de http://www.expower.es/combustible-comburente-energia.htm

** Tomado y adaptado de https://enargas.wordpress.com/tag/llama-naranja/

En la experimentó la combustión del metano tuvo una coloración naranja. Por lo tanto, de acuerdo con lo anterior la reacción que se obtuvo fue semi-incompleta; su llama de tonalidad naranja no sucedió porque no hubo suficiente oxígeno para reaccionar y por consiguiente, su producción de monóxido de carbono (CO) será la que produzca en vez de Dióxido de carbono (CO2).

- Con la prueba de incorburencia nos guiamos por el siguiente enunciado:

“Cuando una astilla en fuego se le apaga la llama, esta deja un punto naranja el cual puede ser encendido por un gas como el metano”. Entonces en la práctica pudimos apreciar que la rama con el punto naranja, fue nuevamente avivada generando una llama en esta gracias al metano, que fue el producto de nuestra práctica.

- La abundancia de los productos se determinó del concepto del reactivo limitante, este se determina según el reactivo que se consume antes y por ende va limitar en la producción y/o cantidad de los productos***. Por lo tanto, se realizó el siguiente proceso para saber cuál era el reactivo limitante.

*** Tomado y adaptado de http://www.quimicas.net/2015/10/ejemplos-de-reactivo-limitante.html

CH3COONa+ (Na(OH)+Ca(OH)2) ➡ CH4(g)+ Na2CO3(s) +CaO+ H2O(g)

Fig.5 Proceso de la reacción de la síntesis del metano con la relación 1:1 moles.

De acuerdo a la Fig.5 en un caso óptimo se realizó el experimento con las suficientes moles para llevar a cabo la práctica. Sin embargo, en la práctica realizada se usó dos gramos de ambos reactivos, por ende, los pesos moleculares de ambos tendrán una diferencia en cual se consume primero y cual de esta sobra en exceso.

- La fórmula química CH3COONa tiene: dos carbones,