ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

Ingeniería en Alimentos

Química orgánica

Calentamiento: Mecheros y llamas

Profesor:

Rendón Morán Michael

Elaborado por:

Guzmán Silva Diego

GUAYAQUIL - ECUADOR

Segundo Término 2015

1. Objetivos:

1.1. Objetivo General:

Conocer el funcionamiento del mechero.

Analizar las partes de la llama para determinar su aplicación.

1.2. Objetivos específicos:

Identificar los distintos tipos de mecheros y reconocer sus partes.

Ejercitar el manejo y revisar el sistema operacional del mechero de Bunsen.

Realizar el estudio práctico de la llama y establecer un análisis físico y químico.

2. Fundamento de la práctica:

Las llamas dependen del tipo de combustión de la cual se originen y en consecuencia

su desempeño varía de acuerdo al tipo de tarea que se quiera realizar, en esta práctica

uno de los procedimientos es el estirado y doblado de varillas de vidrio y esto es

posible según la energía calórica que se desprenda de la llama.

3. Marco Teórico:

Combustión:

Es la reacción química exotérmica producida entre una sustancia o mezcla de

sustancias a las cuales se las denomina combustible y estas son las que arden con el

oxígeno de forma gaseosa (O2) del ambiente al cual se lo nombra como comburente

y es el más usual en dicha reacción.

Es una oxidación ya que es la combinación de diversos elementos que al reaccionar

con el oxígeno se producen óxidos.

Combustión completa:

Se da cuando las sustancias combustibles reaccionan hasta el máximo grado posible

de oxidación, por lo cual no habrá presencia de sustancias combustibles en los

productos o humos de la reacción.

Combustión incompleta:

Se produce cuando no se alcanza el grado máximo de oxidación y en consecuencia

habrá presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de la reacción.

Llama:

Una de las principales características en esta reacción es que se desprende energía

lumínica y calórica y se llevan a cabo rápidamente. Se produce la llama que es una

masa gaseosa incandescente.

Dependiendo del combustible y de la cantidad de oxígeno y que en consecuencia

surgirá combustiones completas o incompleta es que varían los colores (intensidad

lumínica) y el calor.

La llama se divide en varias partes como se muestra en la figura 1.

Mechero:

Equipos utilizados en el laboratorio para calentamiento o esterilización de muestras o

reactivos.

Existen varios tipos de mecheros que utilizan diferentes combustibles; el más

utilizado en el laboratorio es el mechero de Bunsen debido a que proporciona una

llama constante y con alta energía calórica, otro tipo de mechero es el de alcohol, el

cual tiene como combustible alcohol etílico; se lo utiliza cuando no se requiere un

gran poder calorífico.

4. Metodología:

4.1. Materiales

Vela de Cera

Mechero de Alcohol

Varilla de Vidrio

Pinza de Crisol

Malla de Amianto

Mechero de Bunsen

Magnesio

Cerillos

4.2. Reactivos

Parafina

Alcohol Etílico

Gas Propano/Butano

Magnesio

Figura 1 Partes de la

llama

4.3. Procedimiento

Los Mecheros:

a) Encender una “vela de cera”. Considerar el tiempo, esfuerzo u otro, empleado

en esta acción, y aportarlos en la tabla de datos adjunta.

b) Apagar la vela con un soplo para la formación de un velo o franja de humo;

y acercarle inmediatamente una llama de palo de fósforo. Observar y anotar.

c) Encender un mechero de alcohol. Anotar los detalles que se piden en la tabla.

d) Encender el mechero de gas, y anotar los detalles de esta acción. Advertir que

al mover un dispositivo, la llama cambia de color.

e) Examinar las partes del mechero de Bunsen. Revisar las válvulas para

identificar cual es la que permite el paso del gas y cuál es la que permite el

paso del aire.

Las Llamas:

a) Cerrar la entrada de aire de un mechero de Bunsen, y abrir ligeramente la del

gas, e inmediatamente, acerque la llama de un fósforo en la parte superior del

mechero y siga abriendo lentamente el paso del gas hasta obtener una llama

en el mechero.

b) Analizar el aspecto de la llama formada con la entrada de aire cerrada; y

recuérdela como llama 1, o Ll1 Anote sus apreciaciones.

c) Abrir la entrada de aire del mechero y analizar el aspecto que toma la llama,

regístrela como llama 2, o Ll2. Anote sus observaciones.

Figura 2 Llama del mechero con la entrada de aire cerrada.

d) Insertar en el centro de la boca del mechero con Ll2, el extremo de un tubo de

vidrio pequeño; y, acerque la llama de una vela en el otro extremo del tubo.

e) Introducir un pedazo de cinta de magnesio en una llama 1 con ayuda de una

pinza, y registre el tiempo que emplee para lograr su combustión.

Figura 3 Llama del mechero con la entrada de aire abierta.

Figura 4 Combustión de la tira de magnesio en la llama 1.

f) Usar otro pedazo de magnesio, en una llama 2; introducirla primero, en la

zona más pequeña o cono inferior; luego de 20 segundos, llévela a la zona

más externa o cono superior, después de 20 segundos; pásela a la zona

intermedia. Anotar sus apreciaciones.

g) Sostener con pinza una malla de amianto sobre una Ll1, durante 3 minutos;

retire y observe la malla. Repetir con una Ll2 y anotar lo observado.

Figura 5 Combustión de la tira de magnesio en la llama 2.

Figura 7 Malla de amianto con hollín después del calentamiento

con la llama 1.

Figura 6 Calentamiento de la malla de

amianto con la llama 1.

Trabajos con varilla de vidrio:

Cortado de varillas

Medir 40 cm en un tubo (varilla) de vidrio y hacer una marca transversal.

Rayar con una lima en la marca del tubo.

Sujetar con dos manos el tubo colocando franela y los dos pulgares atrás

de la fisura.

Realizar una pequeña fuerza para que los pulgares ejerzan presión en la

incisión, al mismo tiempo que sus manos tiran hacia los extremos.

Rayar más profundo si no se rompió el tubo, y repita los dos pasos

anteriores.

Figura 8 Calentamiento de la malla de

amianto con la llama 2.

Figura 9 Malla de amianto consumida después del calentamiento

con la llama 2.

Estirado y doblado de varillas:

Sujetar por los extremos un tubo de 40 cm.

Girar la varilla e introducir su parte media, en la zona más caliente de la llama 2

del mechero; nótese un estado incandescente.

Mantener el tubo en calentamiento (sin dejar de girar) hasta cuando pierda rigidez;

para estirar desde los extremos fuera de la llama y lograr un diámetro muy fino en

su parte media, para en frío fraccionarlo en dos.

Sujetar por extremo delgado el tubo obtenido en el paso anterior; y, haciéndolo

girar caliente su parte cercana al otro extremo, hasta que comience a doblarse por

gravedad sin presión; avance unos milímetros la llama sobre el tubo, siempre

girando (medios giros con retrocesos) y permita seguir doblando por gravedad

(puede ayudarse presionando ligeramente con una pinza); continúe avanzando la

parte incandescente y doblando hasta obtener un ángulo curvo de 45°

aproximadamente.

Figura 10 Calentamiento de la varilla de

vidrio en la llama 2.

Figura 11 Estiramiento de la varilla de

vidrio.

5. Resultados:

Análisis de los Resultados

a) Escribir todas las ecuaciones de las reacciones que se produjeron; las de cada

uno de los mecheros, como las de llamas 1 y 2.

Vela

Reacción: C25H52 + O2 ⟶ CO2 + H2O

Reacción Equilibrada: C25H52 + 38O2 ⟶ 25CO2 + 26H2O + Calor

Mechero de Alcohol

Reacción: C2H6O + O2 ⟶ CO2 + H2O

Reacción Equilibrada: C2H6O + 3O2 ⟶ 2CO2 + 3H2O + Calor

Mechero de Bunsen

• Llama 1 (combustión incompleta)

Hidrocarburo + O2 ⟶ CO + C + H2O + Calor

• Llama 2 (combustión completa)

Hidrocarburo + O2 ⟶ CO2 + H2O + Calor

Figura 12 Doblado de la varilla de vidrio.

b) Describir las partes o zonas de las distintas llamas (llama 1 y 2).

Llama 1

Zona de Oxidación: Cono externo de gran tamaño y de color amarillo.

Zona de Reducción: Coloración naranja y de mayor tamaño.

Zona Fría: Presenta un color azul de bajo tono.

Llama 2

Zona de Oxidación: Cono exterior de color azul violeta.

Zona de Reducción: Coloración azul y de menor tamaño.

Zona Fría: Presenta un color azul claro.

c) Detallar en un gráfico las partes de un mechero Bunsen, un mechero de

alcohol, y una vela.

Mecha

Parafina

Mecha

Alcohol

Tapa

Figura 13 Vela y sus partes.

Figura 14 Mechero de alcohol y sus

partes.

d) Identificar y explicar sobre la combustión completa, y combustión

incompleta.

La combustión completa en el mechero de Bunsen se dio cuando cerramos con el

collarín y la cantidad de oxígeno fue abundante, a la llama que denominamos Ll2.

Como producto de la reacción libera dióxido de carbono (CO2), agua en estado de

vapor (H2O) y energía en forma de calor y luz.

La combustión incompleta en el mechero de Bunsen se dio cuando dejamos

abierto el collarín y la cantidad de oxígeno fue escasa, a la llama que

denominamos Ll1.

Se lleva a cabo sin que todo el carbono del combustible pueda transformarse en

CO2. Con defecto de aire en esta combustión se obtiene adicionalmente carbono

(C) en forma de hollín.

6. Conclusiones y Recomendaciones:

6.1. Luego de identificar el tipo de llamas que aparecen en los distintos tipos de llamas

y de comprender cuán diferentes son tanto físicamente como químicamente fue

que se optó por el mechero de Bunsen como el primordial para usar en esta

práctica ya que además de que podemos manipularlo para obtener una

combustión incompleta y con el ajuste del collarín llegar a una combustión

completa, se pudo realizar el estiramiento y doblado de varilla de vidrio ya que

además de hacerlo con una llama en combustión completa, esta provee una

energía calórica constante.

Figura 15 Mechero de Bunsen y sus

partes.

La cantidad de oxígeno como variables es la que da como resultado diferentes

productos, algunos son visibles como el hollín en la combustión incompleta y por

esta razón no la usamos en el estiramiento de varilla.

Y como con la tira de magnesio pudimos apreciar que la mayor temperatura está

en el “centro” de la llama y era necesario una reacción completa; se colocó en

aquella zona la varilla para poder estirar y luego para doblar.

En la tabla 2 y tabla 3 se anotaron los resultados previos para decidir con qué

llama y la zona para trabajar con varillas, se puede apreciar el tiempo de

combustión y los resultados físicos de cada tipo de combustión.

6.2. Recomendaciones:

Tener cuidado con las varillas de vidrio en el momento del calentamiento,

si no se coloca en la zona correcta estas conducen el calor en lugar de sólo

calentar la parte media de la varilla.

Luego del estiramiento, evitar tocar colocarla sobre la franela pues esta

se quema.

Sería adecuado colocar tablas para la anotación de lo que sucede con la

malla de amianto y el tiempo de combustión con las tiras de magnesio

puesto a que uno puede olvidarlo y descartarlas para las conclusiones de

la práctica.

7. Bibliografía:

Web

http://www.textoscientificos.com/quimica/combustion

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Combustion.htm

http://deby-cienciasfisicas.blogspot.com/2008/12/informe-de-laboratorio-

colores-de-la.html

http://lacienciaencasa.webnode.es/experimentos-quimicos/reaccion-de-

combustion/

https://prezi.com/n_d93xvrpmyz/combustion-completa-e-incompleta-del-

gas-butano/

http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++85&tc=3&nc=5&art=1

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8. Apéndice:

Preguntas

a) ¿Cuál es la coloración que presenta la llama 1? Grafique.

Llama 1

Zona de Oxidación: Cono externo de gran tamaño y de color amarillo.

Zona de Reducción: Coloración naranja y de mayor tamaño.

Zona Fría: Presenta un color azul de bajo tono.

b) ¿Cuántos y cuáles son los colores de la llama 2? Indíquelos y grafique

Llama 2

Zona de Oxidación: Cono exterior de color azul violeta.

Zona de Reducción: Coloración azul y de menor tamaño.

Zona Fría: Presenta un color azul claro.

c) ¿Cuáles son las diferencias entre las llamas 1 y 2?

En la llama 1 se produce una combustión incompleta, con el collarín abierto

obtenemos una llama de gran tamaño y de color amarillo y como no todo el

carbono se reduce, aparece hollín mientras que la llama 2 y con la manipulación

del collarín hacemos que en la combustión abunde el oxígeno por lo que

tendremos una combustión completa y en consecuencia veremos una llama de

color azul.

d) ¿Cuántas zonas presenta una llama de combustión completa? Grafique.

Tres zonas:

Zona de Oxidación, Zona de Reducción, Zona Fría.

e) ¿Cuál es la diferencia entre una zona y otra zona aparte de su color?

La temperatura difiere en cada zona.

f) ¿Por qué se forma una llama en el extremo del tubo, en el paso d) del

procedimiento?

Porque el gas “viaja” a través del tubo y como está muy alejada la llama que se

presenta es escasamente visible.

g) ¿Qué nos siguiere las observaciones del paso e), del procedimiento? Explique.

Cuando se procede a colocar la tira de magnesio en la llama, la llama alcanza la

máxima temperatura en el “centro” de esta pero en esta zona no existe oxígeno

por lo que no combustionó, sin embargo, los bordes a pesar de tener menor

temperatura, tienen el oxígeno necesario para iniciar la combustión.

h) ¿Cuál es el contraste que resulta en el paso (g)? Explique justificadamente.

La malla entra en estado incandescente cuando la ponemos contra la llama.

i) ¿Qué es una combustión completa, y que es una combustión incompleta?

Combustión completa:

Como producto de la reacción libera dióxido de carbono (CO2), agua en estado de

vapor (H2O) y energía en forma de calor y luz. Para que ocurra este tipo de

combustión, es necesario abundante cantidad de oxígeno.

Combustión incompleta:

Se lleva a cabo sin que todo el carbono del combustible pueda transformarse en

CO2. El oxígeno escasea, con defecto de aire en esta combustión se obtiene

adicionalmente carbono (C) en forma de hollín.

j) ¿Cuáles son las ecuaciones químicas para las combustiones completa e

incompleta?

• Llama 1 (combustión incompleta)

Hidrocarburo + O2 ⟶ CO + C + H2O + Calor

• Llama 2 (combustión completa)

Hidrocarburo + O2 ⟶ CO2 + H2O + Calor

k) ¿Cuáles son los ingredientes necesarios para que exista una llama?

Sustancia o mezcla de sustancias (combustible), oxígeno de forma gaseosa (O2)

del ambiente (comburente).

l) ¿Qué es incandescencia? Explique.

La emisión de luz que se produce por la reacción exotérmica y es liberada en

forma de calor.

m) ¿Cuál es la diferencia entre llama, chispa, e incandescencia?

Chispa: partícula encendida que salta por el aire que puede provenir de una

lumbre, o producirse por el choque de dos cuerpos.

Llama: luz emitida por los electrones excitados con la energía liberada en

reacciones químicas en los procesos de combustión.

Incandescencia: emisión de luz producida por el calor.

Tipo de mechero

Vela De alcohol Bunsen

Combustible que utiliza

Parafina Alcohol Etílico Combinación Propano/Butano (Gas

casero)

Partes del mechero Parafina Mecha

Alcohol Mecha

Envase de vidrio Tapa

Conexión de entrada de gas Válvula aguja

Collarín Rotante

Color(es) de llama(s) que presenta

Llama 1: Naranja

Llama 2: Azul

Sustancias que produce

CO , C CO , C H2O , CO2

Clase(s) de llama(s) (llama 1 y/o llama 2)

Llama 1 Llama 1 Llama 1 Llama 2

Luminosidad y Energía Calórica

E.C. Baja I.L. Alta

E.C Media I.L. Baja

E.C. Baja (Ll1)

I.L. Alta (Ll1)

E.C Alta (Ll2)

I.L Baja (Ll2)

Tipo de combustión (completa o incompleta)

Incompleta

Incompleta Incompleta (Ll1)

Completa (Ll2)

Ecuación de la reacción Parafina + O2

⟶ CO2 + H2O

C2H6O + O2 ⟶ CO2

+ H2O Hidrocarburo + O2 ⟶ CO + C + H2O (Incompleta)

Hidrocarburo + O2 ⟶ CO2 + H2O (Completa)

Encendido con chispa, llama, o

incandescencia Llama

Llama Incandescencia

Llama Incandescencia

Chispa

Tabla 1.- Comparación de los distintos mecheros.

Tira de Magnesio

Llama 1 Llama 2

Tiempo de Combustión 38 segundos 3 minutos 13

segundos

¿En qué parte de la llama se dio la combustión?

En la zona de oxidación

Zona de oxidación

Físicamente, ¿qué se pudo apreciar?

Incandescencia Incandescencia

Tabla 2.- Comparación de la combustión con la tira de Magnesio.

Malla De Amianto

Llama 1 Llama 2

Físicamente, ¿qué se pudo apreciar?

En la malla se formó hollín.

La malla se prendió y se consumió.

Tabla 3.- Comparación de la combustión con la malla de Amianto.