Síntesis de Acetiluro de Calcio
Introducción
El acetiluro de calcio (CaC₂) es un
compuesto iónico que contiene el aníon acetiluro (C₂2⁻), formado por
dos átomos de carbono unidos por un enlace triple. Este compuesto tiene una
gran importancia en la industria química, especialmente en la producción de
acetileno a través de su reacción con agua. Además, se utiliza en la
fabricación de lámparas de acetileno, en la industria metalúrgica y como
reactivo en la química orgánica.
La síntesis de acetiluro de calcio se
realiza mediante la reacción entre calcio metálico y carbono a temperaturas
elevadas. Este proceso requiere un horno eléctrico capaz de alcanzar
aproximadamente 1000 °C.
Objetivo General
Sintetizar acetiluro de calcio (CaC₂)
mediante una reacción de alta temperatura y analizar sus propiedades.
Objetivos Específicos
- Sintetizar acetiluro de calcio a partir de calcio
metálico y carbono.
- Observar las características físicas del acetiluro
de calcio producido.
- Estudiar la reactividad del acetiluro de calcio
con agua y su capacidad para liberar acetileno.
- Analizar la importancia industrial del acetiluro
de calcio y sus aplicaciones.
Fundamentos Teóricos
1.
Estructura del Acetiluro de Calcio
El acetiluro de calcio es un compuesto
iónico con la fórmula CaC₂, que se forma por la combinación del metal
alcalinotérreo calcio (Ca) con carbono. Contiene el ion acetiluro (C₂2⁻),
que se comporta como una base fuerte debido a su alta reactividad con el agua.
2.
Reacción de Síntesis
La reacción de síntesis del acetiluro
de calcio se expresa como:
Para que esta reacción ocurra de
manera eficiente, se requieren temperaturas superiores a 1000 °C. El producto
obtenido es un sólido negro o gris oscuro con alta reactividad.
3.
Reacción con Agua
Cuando el acetiluro de calcio
reacciona con agua, se produce acetileno (C₂H₂) y se forma hidróxido de calcio:
El gas acetileno es altamente
inflamable y se utiliza en la soldadura y corte de metales.
Materiales y Reactivos
- Reactivos:
- Calcio metálico (en forma de
trozos o polvo)
- Carbón en polvo o coque
- Agua destilada
- Materiales y equipos:
- Horno eléctrico capaz de
alcanzar >1000 °C
- Crisol resistente a altas
temperaturas
- Pinzas para manipular
materiales calientes
- Tubos de ensayo o vaso de
precipitados resistente al calor
- Matraz para recolección de
acetileno (opcional)
- Guantes térmicos, gafas de
seguridad y bata de laboratorio
Procedimiento
Experimental
1.
Preparación del horno
- Asegurar que el horno esté limpio y libre de contaminantes.
- Precalentar el horno a aproximadamente 1000 °C.
2. Síntesis del Acetiluro de Calcio
- Colocar 2 g de carbón en polvo y 3 g de calcio
metálico en un crisol.
- Introducir el crisol en el horno y calentar
durante 1-2 horas a 1000 °C.
- Dejar enfriar el crisol y extraer el acetiluro de
calcio formado.
3.
Análisis de la Reactividad con Agua
- Colocar una pequeña cantidad del acetiluro de
calcio obtenido en un vaso de precipitados.
- Agregar cuidadosamente agua destilada y observar
la reacción.
- Recoger el gas acetileno y realizar una prueba de
inflamabilidad si es seguro hacerlo.
4. Observaciones y Registro
- Describir los cambios físicos del acetiluro de
calcio antes y después de la reacción.
- Anotar la rapidez de la reacción y la cantidad de
gas liberado.
Cuestionario
- ¿Cuál es el papel del carbono en la síntesis del
acetiluro de calcio?
- ¿Por qué es necesario utilizar altas temperaturas
para producir acetiluro de calcio?
- Explica la importancia industrial del acetileno
producido a partir de acetiluro de calcio.
- ¿Qué medidas de seguridad deben tomarse al
trabajar con acetiluro de calcio y agua?
Precauciones
- El acetiluro de calcio es altamente reactivo con
el agua, produciendo un gas inflamable.
- Usar equipo de protección personal (guantes,
gafas, bata) en todo momento.
- Trabajar en un área bien ventilada para evitar
acumulación de acetileno.
- No inhalar los gases producidos ni manipular el
acetiluro con las manos desnudas.
Resultados Esperados
Se espera obtener un sólido oscuro
que, al reaccionar con agua, libere acetileno y forme una solución alcalina de
hidróxido de calcio. La prueba de inflamabilidad del acetileno podrá demostrar
su propiedad combustible.
Referencias
- Lide, D. R. (Ed.). (2005).
CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). CRC Press.
- Cotton, F. A., Wilkinson,
G., & Gaus, P. (2007). Basic Inorganic Chemistry (3rd ed.).
Wiley.
- Huheey, J. E., Keiter, E.
A., & Keiter, R. L. (1993). Inorganic Chemistry: Principles of
Structure and Reactivity (4th ed.). HarperCollins.
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