Pruebas para gases

Pruebas de gases en química

La comprobación de gases es un ejemplo de análisis químico. Podemos utilizar estas pruebas para determinar los gases producidos en una reacción química. Esto es útil porque da a los científicos una indicación del tipo de reacción que tiene lugar, así como su mecanismo. Las pruebas de gases también pueden utilizarse en experimentos para confirmar una hipótesis. Por ejemplo, ¿qué pasaría si quisieras averiguar por ti mismo qué gas liberan las plantas en la fotosíntesis? Podrías recoger el gas desprendido y probarlo, utilizando los métodos que aprenderás hoy. ¿O tal vez te gustaría saber si un determinado contaminante está presente en el aire? Una vez más, una prueba de gases te ayudará.

En este artículo, veremos las pruebas para seis gases diferentes:

• Hidrógeno (_H2).
• Oxígeno (_O2).
• Dióxido de carbono (_CO2).
• Cloro (_Cl2).
• Amoníaco (_NH3).
• Dióxido de azufre (_SO2).

Pasaremos revista a cada una de las pruebas, te guiaremos por el proceso y te mostraremos un resultado positivo. Para algunos gases, también profundizaremos en la química que hay detrás de la reacción. Luego veremos cómo puedes realizar experimentos de pruebas de gases en clase y te daremos consejos útiles para recoger muestras de gases.

Pruebas de gases: Hidrógeno

El primer gas que aprenderemos a analizar es el hidrógeno (_H2). Aunque el elemento hidrógeno es el más común del universo, el hidrógeno gaseoso sólo constituye una parte infinitesimal de nuestra atmósfera. Esto se debe a que es tan ligero que simplemente se eleva a través del aire y escapa al espacio exterior. La masa relativa del hidrógeno hizo que, hasta mediados del siglo XX, se utilizara a menudo para mantener la flotabilidad de los dirigibles. Sin embargo, el hidrógeno también es extremadamente inflamable, y el desastre del Hindenburg de 1937 demostró al mundo lo peligrosos que pueden ser los dirigibles de ^hidrógeno2. Aprovechamos la inflamabilidad del hidrógeno cuando intentamos identificarlo.

Así es como se comprueba si hay hidrógeno:

1. Sostén una tablilla encendida sobre el extremo abierto de un tubo de ensayo lleno de gas.
2. Si el gas es hidrógeno, arderá con un fuerte "chasquido". Por eso la prueba del hidrógeno se conoce a menudo como la prueba del " chirrido ".

Fig. 1: Prueba del hidrógeno. Mantener una tablilla encendida sobre un tubo de ensayo lleno de hidrógeno hace que arda con un "chirrido".

Prueba de los gases: Oxígeno

Casi todos los organismos complejos de nuestro planeta necesitan gas oxígeno (_O2 ) para vivir. Las plantas y las algas producen oxígeno en la fotosíntesis aprovechando la energía luminosa del sol; luego, los animales, las bacterias, las plantas y los seres humanos utilizan este oxígeno en la respiración para liberar su propia energía. El ser humano adulto medio ingiere unos 550 litros de oxígeno al día, es decir, ¡más de 200.000 litros al ^año3! En pocas palabras, sin oxígeno moriríamos. Al fin y al cabo, ¡así es como nos mata la intoxicación por monóxido de carbono!

Las reacciones de combustión también necesitan oxígeno. Esto nos sirve para identificar el gas oxígeno. Para comprobar si hay oxígeno

1. Coloca una tablilla incandescente dentro de un tubo de ensayo lleno de gas.
2. Si el gas es oxígeno, la tablilla volverá a encenderse y estallará en llamas.

Fig. 2: Prueba del oxígeno. Mantener una tablilla incandescente sobre un tubo de ensayo lleno de oxígeno hace que vuelva a encenderse.

Prueba de gases: Dióxido de carbono

¿Sabías que en una etapa de la producción de azúcar se forma carbonato cálcico, el mismo compuesto que se encuentra en los arrecifes de coral, las cáscaras de huevo, la piedra caliza y el mármol? Esta etapa se utiliza para eliminar las impurezas del azúcar. El agua de cal y el dióxido de carbono (_CO2 ) se añaden a enormes tanques llenos de "jugo" de azúcar crudo y se dejan hasta una hora. El dióxido de carbono reacciona con el agua de cal para formar un precipitado de carbonato cálcico, atrapando cualquier contaminante en el proceso. A continuación se eliminan el precipitado y las impurezas.

Utilizamos la misma reacción para comprobar si hay gas de dióxido de carbono (_CO2) propiamente dicho. El carbonato cálcico formado enturbia el agua de cal clara, lo que indica un resultado positivo. El proceso es el siguiente:

1. Haz burbujear un gas a través de un tubo de ensayo de agua de cal clara.
2. Si el gas es dióxido de carbono, el agua de cal se volverá turbia.

Fig. 3: Prueba del dióxido de carbono. Al hacer burbujear dióxido de carbono en agua de cal transparente, la solución se enturbia. Hemos coloreado el fondo del diagrama para que veas mejor el cambio de color.

Prueba de gases: Cloro

Todos los gases que hemos conocido hasta ahora son incoloros e inodoros. Por eso son difíciles de identificar. En cambio, el cloro gaseoso (_Cl2) es un poco más fácil de detectar. Es un gas amarillo verdoso con un olor penetrante y desinfectante que puede recordarte a las piscinas. Sin embargo, para estar seguros de que realmente tenemos cloro en nuestras manos, podemos realizar una sencilla prueba de identificación.

Para comprobar si hay cloro

1. Introduce papel tornasol azul húmedo en un tubo de ensayo lleno de gas.
2. Si el gas es cloro, el papel tornasol se blanqueará.

Fig. 4: Prueba del cloro. Este gas blanquea el papel de tornasol azul húmedo.

Prueba de gases: Amoníaco

Veremos brevemente otras dos pruebas de gases, empezando por el amoníaco (_NH3).

Al igual que el cloro, el amoniaco tiene un olor característico, que puedes comparar con el del limpiacristales. También como el cloro, hacemos la prueba del amoníaco con papel tornasol, pero buscamos un resultado distinto:

1. Introduce papel tornasol rojo húmedo en un tubo de ensayo lleno de gas.
2. Si el gas es amoniaco, el papel tornasol se volverá azul.

Fig. 5: Prueba del amoníaco. Este gas vuelve azul el papel tornasol rojo húmedo.

Prueba de gases: Dióxido de azufre

Por último, vamos a ver cómo se analiza el dióxido de azufre (_SO2). El dióxido de azufre es otro gas acre que huele un poco como las cerillas encendidas. Como hemos dicho antes, también blanquea el papel tornasol azul húmedo, por lo que es fácil confundir el _SO2 con el _Cl2. Sin embargo, tenemos otra prueba que podemos utilizar para diferenciar los dos gases.

Para identificar el dióxido de azufre

1. Haz burbujear un gas a través de una solución acidificada de dicromato potásico.
2. Si el gas es dióxido de azufre, la solución pasará de naranja a verde.

Fig. 6: Prueba del dióxido de azufre. Este gas vuelve verde el dicromato potásico acidificado.

Pruebas de gases con llama

Las dos primeras pruebas de gases que hemos aprendido (pruebas de hidrógeno y oxígeno) son dos tipos de pruebas de llama.

• El gas hidrógeno (_H2) hace que una tablilla encendida arda con un característico "chirrido".
• El gas oxígeno (_O2) vuelve a encender una tablilla incandescente.

Puede que leas en otros recursos que también puedes utilizar una prueba de la llama para identificar el dióxido de carbono (_CO2). Esto es cierto en parte. Si introduces una tablilla encendida en un tubo de ensayo lleno de_CO2, la tablilla se apagará. Sin embargo, también ocurre lo mismo si utilizas otros gases. Por ejemplo, ¡una tablilla encendida también se apagará si la introduces en un tubo de ensayo lleno de gas nitrógeno! Por esta razón, utilizamos agua calcárea para comprobar la presencia de_CO2. En el nivel GCSE, sólo debes utilizar pruebas de llama para identificar el _H2 y el _O2.

Experimento de comprobación de gases

Una vez aclarada la teoría, ¿qué tal si hacemos la prueba de algunos de estos gases en clase? A continuación te daremos algunos consejos para realizar experimentos de comprobación de gases. En concreto, nos centraremos en la producción de un gas conocido para que puedas comprobar que tus pruebas de gases funcionan realmente. Trataremos:

• Reacciones que producen cada uno de los gases que hemos probado hasta ahora.
• Diferentes formas de recoger el gas.
• Los peligros que debes tener en cuenta.

Terminaremos con una tabla resumen que recoja todo lo que hemos aprendido.

Producción del gas

En primer lugar, tienes que producir un gas conocido. Esto te permitirá comprobar por ti mismo que las pruebas de gases dan realmente un resultado positivo para la especie correcta. Para producir todos los gases que hemos considerado hoy, sólo tienes que mezclar reactivos específicos en un matraz o tubo de ensayo. Deberías ver burbujas a medida que se desprende gas. A continuación, puedes realizar la prueba del gasdirectamente sobre la boca del recipiente, o recoger el gas y probarlo por separado.

Recoger el gas

Tu profesor o técnico de laboratorio puede hacer que produzcas y pruebes el gas en el mismo recipiente. Por ejemplo, puedes mezclar los reactivos necesarios para producir oxígeno en un matraz pequeño y sostener una tablilla incandescente sobre la boca del matraz. El oxígeno producido volverá a encender la tablilla incandescente.

Sin embargo, puedes recoger el gas y analizarlo por separado. Hay distintas formas de hacerlo, dependiendo de las propiedades del propio gas.

• Si el gas es insoluble o sólo ligeramente soluble en agua, puedes recogerlo en un tubo de ensayo invertido sobre agua.
  • Este método es adecuado para recoger _O2 y _H2.
• Si el gas es más ligero que el aire, puedes recogerlo en un tubo de ensayo invertido mediante impulsión hacia arriba.
  • Este método es adecuado para recoger _NH3 y _H2.
• Por el contrario, si el gas es más pesado que el aire, puedes recogerlo en un tubo de ensayo con salida descendente.
  • Este método es adecuado para recoger _Cl2, _SO2 y_CO2.
• También puedes recoger cualquier gas utilizando una jeringa de gas. Sin embargo, es posible que tengas que transferirlo a un tubo de ensayo antes de utilizarlo.

Fig. 7: Diferentes métodos de recogida de gases. El diagrama superior muestra un matraz que contiene reactivos, que reaccionan entre sí para desprender un gas. El gas sale del matraz a través de un tubo y fluye hasta un tubo de ensayo, utilizando uno de los métodos de recogida que se muestran en los tres diagramas inferiores.

Peligros

Como en todas las prácticas, debes ser consciente de los peligros potenciales.

Algunos gases son tóxicos. Sus pruebas deben realizarse en una vitrina de gases. Los reactivos utilizados para fabricar los gases también pueden ser tóxicos o corrosivos, por lo que deben manipularse con cuidado:

• Algunos gases o reactivos son inflamables. Mantenlos alejados de las llamas, ¡excepto si estás analizando hidrógeno, por supuesto!
• Ten cuidado al manipular el material de vidrio y las tablillas encendidas.
• Toma medidas para evitar derrames.
• Informa decualquier rotura, derrame u otra lesión a tu profesor o técnico de laboratorio.

Pruebas de gases: Resumen

Para terminar este artículo, aquí tienes una práctica tabla que reúne todo lo que hemos aprendido hoy sobre las pruebas de gases. No sólo incluye las pruebas y sus resultados positivos, sino que también te indica los reactivos utilizados para producir cada gas y cualquier otra nota sobre peligros.