La densidad del dióxido de carbono
Demostración
Este experimento proporciona una clara demostración de la mayor densidad del dióxido de carbono con respecto al aire. Se llena un matraz con dióxido de carbono desde un cilindro o generador. A continuación, se vierte el gas sobre una vela encendida, apagando la llama.
Organización de la lección
Se trata de una demostración rápida y sencilla del profesor que dura unos 2 minutos. Aunque podría hacerse como experimento en clase, probablemente no merezca la pena el tiempo extra que llevaría. Sin embargo, la ayuda de los alumnos en la demostración podría mejorar el impacto.
| Aparatos | Sustancias químicas |
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Protección de los ojos: Gafas de seguridad, o gafas si se manipula hielo seco Guantes de protección térmica y pinzas de manipulación (si se utiliza hielo seco) Vasos de precipitados (100 cm3), 2 Frasco cónico (250 cm3), con corcho o tapón para encajar Férulas de madera |
Velas (trozos cortos de 1-2 cm), 2 (Nota 1) Cilindro de dióxido de carbono con regulador (Nota 2) Consulte la sección de notas técnicas y de seguridad de Salud & más abajo para obtener información adicional. |
Salud & Notas técnicas y de seguridad
Lea nuestra guía estándar de seguridad &Salud
Lleve protección para los ojos y guantes térmicos (aislados).
1 Se pueden utilizar luces nocturnas o velas de té en lugar de trozos cortos de vela.
2 Cilindro de dióxido de carbono – véase la Tarjeta de Riesgos de CLEAPSS y también la Sección 9.9 del Manual de Laboratorio sobre el almacenamiento y uso seguro de los cilindros de gas.
3 Si se utiliza dióxido de carbono sólido (hielo seco), éste debe obtenerse dentro de las 24 horas anteriores a la demostración en una cantidad sustancialmente mayor que la requerida para el experimento, y almacenarse en un contenedor aislado con ventilación hasta que sea necesario. Toda la manipulación debe realizarse con guantes de protección térmica y pinzas de manipulación – véase CLEAPSS Hazcard.
Si no se dispone de una bombona de dióxido de carbono ni de un suministro de hielo seco, puede generarse gas de dióxido de carbono químicamente – véase Standard Techniques: Generación de gases de recogida y prueba . Sustituir el embudo de cardo por un embudo de grifo o un embudo de separación sin tapón. Añada el ácido clorhídrico (100 cm3, 2 M – IRRITANT) unos pocos cm3 a la vez a las virutas de mármol (10 g) para generar una corriente constante de dióxido de carbono, y deje que el gas más pesado desplace el aire del matraz de recogida. Esto puede comprobarse tomando muestras del gas que sale del cuello del matraz utilizando una pipeta de goteo para aspirar una muestra de gas, y luego haciéndola burbujear a través de agua de cal fresca en un tubo de ensayo. La lechada inmediata y densa del agua de cal debería indicar que el matraz está lleno de dióxido de carbono, el cual se puede tapar de forma segura hasta que se requiera para la demostración.
El matraz cónico de 250 cm3 puede llenarse antes de la lección, ya sea con gas del cilindro o añadiendo algunos trozos de hielo seco, y dejando que se evaporen en el matraz. El matraz debe estar ligeramente tapado con un corcho y claramente etiquetado para que la clase pueda leer la etiqueta, pero el profesor puede preferir preparar el matraz cuando sea necesario durante la lección.
Procedimiento
a Coloca los dos vasos de precipitados uno al lado del otro en el banco y pon un trozo corto de vela en cada uno.
b Enciende las velas con una tablilla. Seguirán ardiendo.
c Vierte dióxido de carbono del matraz en uno de los vasos y la vela se apagará mientras la vela del otro vaso sigue ardiendo.
d Intenta volver a encender la primera vela con una tablilla. Esto fallará y la tablilla se apagará.
e Ahora vierte el dióxido de carbono del vaso de precipitados e intenta de nuevo encender la vela. Ahora debería tener éxito.
Notas de enseñanza
Señalar el uso del dióxido de carbono en algunos tipos de extintores y las razones de su uso.
El dióxido de carbono (masa molecular relativa 44) es aproximadamente una vez y media más denso que el aire (masa molecular relativa media alrededor de 29), y la mezcla de gases de diferentes densidades por difusión puede ser un proceso lento a menos que la mezcla se agite deliberadamente. Por lo tanto, los gases pueden verterse eficazmente de un recipiente a otro, y también, por supuesto, recogerse en un matraz o frasco de gas por desplazamiento del aire.
Como demostración adicional, la presencia de una capa de gas denso en el vaso de precipitados que contiene dióxido de carbono puede demostrarse soplando una pequeña burbuja de jabón (utilizando una mezcla de burbujas comercial) y «atrapándola» en el vaso de precipitados (¡un vaso de precipitados más grande lo hará más fácil!). Con suerte, la burbuja descenderá en el vaso de precipitados sin estallar y luego procederá a «flotar» en la capa de dióxido de carbono.
El dióxido de carbono también puede verterse en un tubo de ensayo que contenga un poco de agua de cal. Al agitar el agua de cal se volverá lechosa.
Una demostración informativa de la razón por la que el dióxido de carbono no es adecuado para la extinción de incendios que implican la quema de metales como el magnesio se describe en The General Chemistry Demo Lab.
Salud &Seguridad comprobada, agosto de 2016