Guias Lab Quimica Inorganica.pdf

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDERDepartamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 1 MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE QUIMICA INORGÁNICA UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 2 BUCARAMANGA, COLOMBIA ENERO 2011 ELABORADO POR : ERNESTO ACEVEDO SOTO JUAN ANTONIO MANJARRES DUICA OFELIA CECILIA MEZA DIAZ CLAUDIA LIZETH HERNANDEZ GALVAN JOSE CALDERON POVEDA MIGUEL ERNESTO CORONADO EDGAR JAVIER GOMEZ PRADA SILVIA ALEJANDRA DELGADO AGUILAR DOCENTES DEL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 3 TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN ________________________________________________________________ 5 PRÁCTICA PRESENTACIÓN LAB ________________________________________________ 7 NORMAS Y FORMATOS A TENER EN CUENTA EN EL LABORATORIO _____________ 7 FUNCIONES DEL LABORATORISTA ____________________________________________ 7 DERECHOS DE LOS USUARIOS ________________________________________________ 8 DEBERES DE LOS USUARIOS _________________________________________________ 9 NORMAS DE TRABAJO DE OBLIGATORIO CUMPLIMIENTO _____________________ 11 NORMAS GENERALES DE SEGURIDAD ________________________________________ 12 CRITEROS PARA LA EVALUACIÓN DE ASIGNATURAS DE LABORATORIO _______ 14 PRE INFORME DE LABORATORIO DE __________________________________________ 19 HOJA DE TRABAJO DE LABORATORIO ________________________________________ 23 INFORME DE LABORATORIO __________________________________________________ 24 PRACTICA 1 __________________________________________________________________ 27 Determinación de densidad de líquidos _________________________________________ 27 PRACTICA 2 __________________________________________________________________ 31 Determinación de densidad de sólidos __________________________________________ 31 PRACTICA 3 __________________________________________________________________ 35 Determinación de punto de fusión ______________________________________________ 35 PRACTICA 4 __________________________________________________________________ 42 Determinación de punto de ebullición ___________________________________________ 42 PRACTICA 5 __________________________________________________________________ 48 Separación de mezclas heterogéneas ___________________________________________ 48 PRACTICA 6 __________________________________________________________________ 53 Separación de mezclas homogéneas - destilación ______________________________ 53 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 4 PRACTICA 7 __________________________________________________________________ 57 Ley de la conservación de la materia ___________________________________________ 57 PRACTICA 8 __________________________________________________________________ 60 Reacciones químicas __________________________________________________________ 60 PRACTICA 9 __________________________________________________________________ 64 Estequiometria ________________________________________________________________ 64 PRACTICA 10 _________________________________________________________________ 68 Concentración de una solución ________________________________________________ 68 PRACTICA 11 _________________________________________________________________ 72 Titulación _____________________________________________________________________ 72 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 5 INTRODUCCIÓN El siguiente conjunto de prácticas de laboratorio de química inorgánica sigue muy de cerca el desarrollo de los temas abordados en la clase teórica de química inorgánica de las Unidades Tecnológicas de Santander en el programa de Tecnología Ambiental, el orden de las prácticas se ajusta al de la asignatura, pero eventualmente podrá variarse dependiendo del interés del docente en avanzar y en reforzar el aprendizaje de sus estudiantes. . La Química Inorgánica se define como el estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones de los elementos químicos y sus compuestos, con excepción de la mayoría de los del carbono. Por tal motivo resulta de de vital importancia su estudio para entender el aporte a la contaminación. En asignaturas prácticas como estas es fundamental la observación y la experimentación realizando una perfecta integración entre la teoría y la práctica, al igual que es importante el manejo de habilidades motoras en el desarrollo de los montajes, la preparación y manipulación de reactivos, conocimientos conceptuales de los que representa un cambio físico y un cambio químico son importantes, pues basados en estos conceptos, el estudiante podrá sacar sus conclusiones respecto a determinadas prácticas. Es relevante el aporte de otros campos de conocimiento para el buen desempeño en estas asignaturas, la lectura y la escritura pueden ser vitales en el momento de plantear hipótesis conclusiones y recomendaciones, al igual que un buen uso de herramientas informáticas para la búsqueda de información relevante, la elaboración de gráficos y de los informes que de cada práctica se requieren. El propósito de este manual es que al planear las prácticas a realizar dentro de la asignatura, el estudiante se motive hacia el desempeño futuro como profesional, y que comprenda que ese desempeño puede ser realizado otras áreas del conocimiento El objetivo que se persigue es que al utilizar literatura relacionada con las prácticas de laboratorio el estudiante refuerce y aprenda los conceptos a partir de la relación teoría práctica y se relacione con la experimentación y la medición, al igual que adquiera la habilidad de realizar montajes para el desarrollo de la práctica, manipule instrumentos de medición, comprenda la importancia de la manipulación correcta de reactivos teniendo en cuenta factores tales como salud, estabilidad de los mismos y riesgos de contaminación, todo lo anterior teniendo como pilar de desarrollo de las prácticas las normas de bioseguridad. También se quiere que el estudiante se apropie de la palabra, aprendiendo a redactar conclusiones, recomendaciones, presentación e interpretación de resultados y la elaboración de informes de las experiencias realizadas, herramientas útiles estas que le contribuirán en su vida cotidiana ya su vida profesional. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 6 El esfuerzo que se hace al realizar este manual, espero sea de gran ayuda al crecimiento y formación de los estudiantes de las Unidades Tecnológicas de Santander. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 7 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA PRÁCTICA PRESENTACIÓN LAB NORMAS Y FORMATOS A TENER EN CUENTA EN EL LABORATORIO COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Conocer las normas que rigen el laboratorio y los formatos requeridos para la evaluación de las prácticas. • Conoce las normas institucionales de trabajo en el laboratorio. • Conoce cada uno de los formatos requeridos para la evaluación de las prácticas del laboratorio. ACTIVIDADES Para dar a conocer las normas, el docente lee y explica las funciones, deberes de los usurarios, derechos de los usuarios, las normas de seguridad y normas de obligatorio cumplimiento. También se presentan los formatos de pre-informe e informe que se emplean para la evaluación de los laboratorios. REGLAMENTO DE LABORATORIO FUNCIONES DEL LABORATORISTA Son funciones de los auxiliares, técnicos e ingenieros encargados de los laboratorios de las Unidades Tecnológicas de Santander, las siguientes: • Firmar el Paz y Salvo requerido por los estudiantes. • Ordenar y reubicar los equipos y manuales dentro del laboratorio. • Facilitar el área física del laboratorio y los implementos para el desarrollo de las prácticas. • Alistar el laboratorio para dar inicio a las labores académicas. • Elaborar las normas adecuadas que permitan compartir las responsabilidades con los docentes, usuarios del laboratorio y el laboratorista. • Recopilar y unificar los pedidos de las necesidades semestrales de las asignaturas que se ofrezcan en el laboratorio y remitirlas a la Coordinación o Departamento respectivo para mantener los materiales necesarios para las prácticas. • Revisar periódicamente el estado del laboratorio, de los materiales y equipos que en allí se encuentren, notificando inmediatamente a la Coordinación o Departamento respectivo, en caso de observar algún deterioro, desperfecto o falta de alguno de ellos. • Recibir los materiales y equipos que ingresen al laboratorio, firmando el cargo correspondiente. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica • Elaborar un inventario de equipos y materiales existentes en el laboratorio, cada fin de semestre académico y remitirlo a las instancias respectivas. • Velar por el cumplimiento de las normas de trabajo de obligatorio cumplimiento y de las normas de seguridad dentro del laboratorio. • Mantener el laboratorio aseado, en perfecto estado las herramientas, equipos y módulos de trabajo, es decir, en óptimas condiciones para realizar las prácticas en forma eficiente. • Proporcionarle al docente y a los estudiantes de la asignatura, los materiales y el equipo necesario para la realización de las prácticas respectivas. • Custodiar los elementos y equipos de los laboratorios. • Realizar mantenimiento preventivo y correctivo a los equipos existentes en el laboratorio. • Brindar un eficiente, oportuno y amable servicio a los estudiantes. • Coordinar y planificar en conjunto con el jefe inmediato el servicio general de los laboratorios y/o talleres de los respectivos programas. • Coordinar y planificar los horarios de los servicios de laboratorios. • Reintegrar al almacén general de la institución el equipo, o enseres que del laboratorio sean dados de baja de acuerdo con la autorización del jefe inmediato. • Retirar del almacén general los pedidos que para su dependencia se haya hecho. • Colaborar con la organización de las muestras técnicas y de divulgación que la institución realice o participe respectivamente. • Sugerir los cambios y las modificaciones que crea conveniente para el funcionamiento y la modernización del laboratorio que se tiene a cargo. • Al finalizar la práctica, se debe verificar que los equipos, estén en perfectas condiciones. • Responder por las herramientas y equipos del laboratorio a cargo. • Colaborar en la instalación e implementación de equipos y máquinas adquiridas por la institución para la actualización de los módulos de trabajo. • Resolver dudas pertinentes a las prácticas que se estén realizando en ausencia del docente. • Las demás funciones que le sean asignadas por el superior inmediato acorde con la naturaleza del cargo. DERECHOS DE LOS USUARIOS Son derechos de los usuarios de un laboratorio de las UTS los siguientes: • Utilización de los recursos disponibles para préstamo dentro de los horarios establecidos. • El usuario tendrá derecho a solicitar asesoría en el momento que lo requiera y será brindada por el auxiliar encargado o por el profesor de la materia. • El usuario dispondrá del servicio para uso exclusivo de su formación académica. • Las solicitudes de servicio de soporte técnico o soporte al usuario se harán directamente a la persona encargada de la atención y registro de estos requerimientos y podrán efectuarse mediante solicitud verbal de acuerdo con los procedimientos UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica ! establecidos por el reglamento del laboratorio respectivo. • Los equipos y materiales que van a utilizar los docentes y estudiantes deben encontrarse en perfecto orden y aseo. • Préstamo de los elementos o equipos necesarios para realizar las practicas del laboratorio. • Solicitar el buen estado de los elementos, equipos y bancos de trabajo. • La disponibilidad de los laboratorios en los horarios estipulados. • Exigir la verificación del funcionamiento de los equipos y elementos solicitados. • La explicación por parte del docente de la correcta manipulación de los equipos. • Los estudiantes tienen derecho a la clase práctica, orientada por el docente y el conocimiento con anterioridad de las prácticas a realizar. • Recibir un trato cortes según los principios básicos de las relaciones humanas. • Recibir las advertencias necesarias que le permitan trabajar cumpliendo todas las normas de obligatorio cumplimiento y de seguridad que disponga cada laboratorio según su reglamento interno. • El estudiante para solicitar el préstamo de equipos y elementos dispone de 15 minutos después del inicio del laboratorio. • Solicitar el permiso correspondiente si tuviera que ausentarse o no asistir, siempre y cuando sea por una causa justificada. DEBERES DE LOS USUARIOS Son deberes de los usuarios de los laboratorios de las UTS los siguientes: • El usuario deberá comprometerse a dar un trato adecuado a los equipos, hardware, software, muebles y elementos que hagan parte del laboratorio, respetando y acatando las normas establecidas en el presente reglamento. • Todo usuario de un laboratorio deberá al momento de solicitar el servicio presentar el documento que lo acredite como usuario, ya sea carné de estudiante, de empleadode las UTS, o cedula de ciudadanía cuando se trate de algún tipo de convenio interinstitucional. • Todo usuario se hace responsable ante las UTS por los daños que se ocasionen a los equipos, muebles y enceres durante el tiempo de su utilización. • El usuario recibirá el equipo en perfectas condiciones; si detecta cualquier irregularidad en el funcionamiento, daño o faltante de algún elemento propio del equipo, deberá reportarlo inmediatamente antes de hacer uso de este. • Queda rotundamente prohibido a cualquier usuario utilizar los equipos para prácticas o fines diferentes a aquellos para los cuales fueron prestados por la institución, haciéndose además responsable del deterioro de los equipos por uso negligente, así como de cualquier tipo de lesión en su persona o en terceros que pueda derivarse de estos actos. • El usuario deberá presentarse a los laboratorios de las UTS vistiendo las ropas adecuadas y cumpliendo con los requisitos de seguridad industrial necesarios para realizar la práctica académica en cada laboratorio; la institución y el laboratorio no asumen responsabilidades por la omisión, desconocimiento o violación de esta regla UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 1" por parte de sus usuarios. DE LOS ESTUDIANTES • Dejar en perfecto orden y aseo todos los equipos, materiales, y manuales utilizados en la práctica. • Pagar o reponer en caso de pérdida o daño el (los) material(es) y equipo(s) que se encontraban a su cargo durante la práctica. • Debe mantener el orden y la disciplina durante la práctica. • Debe hacer un buen uso de los equipos y materiales a su cargo durante las prácticas de laboratorio. • Preservar, cuidar y mantener en buen estado el material de enseñanza, instalaciones, equipos, dotación y bienes de los laboratorios. • Cumplir con las normas de respeto y convivencia para el logro de una formación integral. • Cumplir con las normas de seguridad del laboratorio que disponga cada laboratorio según su reglamento interno. • En caso de no conocer el manejo de los equipos es necesario pedir las instrucciones pertinentes antes de realizar cualquier conexión y de usarlos. • Cuidar lo que se conserve bajo su cuidado o a lo cual tenga acceso, así como impedir o evitar la sustracción, destrucción, ocultamiento y utilización indebida de los equipos que se encuentren en el laboratorio. • Verificar antes de iniciar una práctica el estado de su puesto de trabajo y del equipo a utilizar en la experiencia. • Tratar con respeto, imparcialidad y rectitud a las personas con que tenga relación por razón del servicio. • Avisar inmediatamente al asistente, o persona encargada de las salas acerca de las anomalías que se presenten en los equipos. • Informar al docente o encargado del laboratorio sobre el mal uso que otros usuarios hagan de los equipos. • Acatar las instrucciones de la persona encargada del laboratorio y respetar sus decisiones de acuerdo con lo dispuesto en este reglamento. DE LOS DOCENTES • Durante la primera práctica deberán dar las indicaciones a los estudiantes, referentes al buen uso del material y equipos de laboratorio, así como de sus deberes, obligaciones y cumplimiento de las normas de seguridad dentro del laboratorio. • Dar las indicaciones necesarias para la realización de las prácticas de laboratorio y la explicación para su ejecución. • Durante las prácticas de laboratorio, por ningún motivo deben abandonar a los estudiantes a su cargo, ni ocupar el tiempo de las prácticas en las actividades ajenas a las mismas. • Dar la explicación respectiva de la práctica a realizar, así como también la aclaración UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 11 de las dudas que tengan los estudiantes. • Para los laboratorios de Biología y Química los docentes deben efectuar los pedidos de materiales y reactivos indispensables para la realización de las clases prácticas, ante el laboratorista encargado. NORMAS DE TRABAJO DE OBLIGATORIO CUMPLIMIENTO Se establecen las siguientes normas de estricto cumplimiento: • Cumplir con el horario de laboratorio establecido, para la realización de las prácticas. • Está prohibido el ingreso de comidas, bebidas, cigarrillos a los laboratorios. • Está prohibido el ingreso de estudiantes en pantaloneta, bermuda, sandalias o en chanclas a los laboratorios. • Tendrán acceso al laboratorio los estudiantes que se encuentren debidamente matriculados en el período académico correspondiente. • Para préstamo de equipos y/o elementos del laboratorio se debe presentar carnet debidamente estampillado. • Para el inicio de la práctica de laboratorio debe estar presente el docente de la asignatura quien se hará responsable de la sala. • Está prohibido facilitar o propiciar el ingreso al laboratorio de personas no autorizadas. • En lo posible, el docente y el encargado deben permanecer todo el tiempo en el laboratorio, durante la realización de las prácticas. • Quince (15) minutos después de iniciar la práctica de laboratorio no se permite el ingreso de estudiantes al aula. • Después de quince (15) minutos de haber comenzado la práctica de laboratorio no se despachará ninguna lista de pedido de equipos y/o elementos a los estudiantes (seguridad del laboratorio). • Quince (15) minutos antes de la hora prevista para la terminación de la práctica de laboratorio, el estudiante debe devolver los equipos y/o elementos dados en préstamo. • El material asignado a cada práctica debe permanecer en el mismo lugar. No se debe coger material destinado a prácticas distintas a la que se está realizando. • En caso de dudas en el momento de conectar un equipo, se debe preguntar a la persona indicada, así se evitará el pago innecesario. • El estudiante debe seguir los pasos establecidos por el docente para la práctica. • Se permite el uso del laboratorio si está autorizado por el Coordinador del programa o el laboratorista a cargo. • Todo estudiante debe estar debidamente preparado para la realización de la práctica. • La ausencia injustificada de una práctica de laboratorio se calificará con cero, cero (0,0). • La no presentación del pre-informe y del informe el día de la práctica se calificará con cero (0.0). • Cada equipo de trabajo es responsable del material que se le asigne, en caso de pérdida o daño deberá responder por ello. Antes de empezar con el procedimiento experimental o utilizar algún aparato, revisar todo el material, y en caso de desconocer su funcionamiento pregunte al docente o al encargado del laboratorio. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 12 • La pérdida o deterioro por mal uso de un elemento, aparato o equipo, se cobra al estudiante responsable. En caso de no encontrarse un responsable único, el grupo de la práctica correspondiente asumirá la responsabilidad y cubrirá los costos de reparación o de sustitución del equipo. • No se permite el traslado de computadores, sillas o de cualquier otro material o equipo que se encuentre en el laboratorio, sin la debida autorización del funcionario encargado del mismo. • Al finalizar la práctica el material y la mesa de trabajo deben dejarse limpios y ordenados. NORMAS GENERALES DE SEGURIDAD Son normas generales de seguridad en el laboratorio de Química Orgánica las siguientes: • Conozca la ubicación de los extinguidores, botiquín, la ducha y la salida de emergencia. • NUNCA coma, beba ni fume en el laboratorio. • NUNCA trabaje solo en el laboratorio, siempre debe haber un supervisor. Tampoco realice experimentos no autorizados. • Es indispensable etiquetar siempre los reactivos (sobre todo los tóxicos). • Los ojos deben estar protegidos por anteojos especiales. No se frote los ojos cuando las manos están contaminadas con sustancias químicas. En caso de que las sustancias corrosivas se pongan en contacto con la piel u ojos, lávese la zona afectada con agua inmediatamente. • Es imprudente calentar o mezclar sustancias cerca de la cara, nunca caliente líquidos en un recipiente cerrado. • No se deben calentar sustancias en utensilios de vidrio quebrado, tampoco en aparatos de medición (buretas, probetas graduadas, matraz volumétrico, etc.) • NUNCA caliente solventes inflamables, aún en pequeñas cantidades, con o cerca de una llama. Para estos casos use una manta eléctrica o de calentamiento. • Cuando caliente un tubo de ensayo que contenga un líquido, inclínelo de tal forma que se aleje de usted y de sus compañeros. • Deje que los objetos de vidrio se enfríen suficientemente antes de cogerlos con la mano. Recuerde que el vidrio caliente no se distingue del frío. • Sofoque cualquier principio de incendio con un trapo mojado. • Antes de conectar el mechero, asegúrese de que ha cerrado la llave del gas. Apague el mechero tan pronto termine de usarlo. • Evite instalaciones inestables de aparatos, tales como soportes de libros, cajas de fósforos y similares. • Lea cuidadosamente el nombre del recipiente de reactivo que va a usar para asegurarse que es el que se le indica en la práctica y no otro. • Use únicamente las cantidades y concentraciones indicadas. NUNCA lleve la botella de reactivo ni a su propio puesto ni cerca de la balanza. Tome un recipiente adecuado y transfiera a el la cantidad aproximada que necesita. NUNCA devuelva el exceso a UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 13 las botellas de reactivos. • Nunca introduzca pipetas, goteros, espátulas ni ningún otro utensilio dentro de la botella del reactivo, porque puede contaminarlo. Transfiera cuidadosamente algo del sólido o líquido que necesita dentro de un vaso de precipitado limpio y seco. • Evite siempre las bromas y juegos en el laboratorio. Siempre este atento. • Evite inhalar profundamente vapores de cualquier material. Si la práctica lo requiere no lo inhale directamente, sino arrastre con la mano los vapores hacia la nariz. • Evite cortarse o herirse con vidrio siguiendo las siguientes instrucciones: - Nunca trate de insertar tubos de vidrio, termómetros, embudos o cualquier otro objeto de vidrio en tapones de caucho o de corcho sin antes humedecer el tapón y el objeto de vidrio. - Proteja sus manos con una toalla al insertar los tubos en los tapones o corchos. - Introduzca el tubo haciéndolo girar y tomándolo muy cerca del tapón. • Si se le derrama algún ácido o cualquier otro reactivo corrosivo, lave con agua suficiente inmediatamente, la parte afectada. • Jamás pipetee con la boca las diferentes sustancias. En su lugar utilice una pera de caucho o un pipeteador. • Nunca agregue agua al ácido concentrado. Diluya el ácido lentamente adicionando ácido al agua con agitación constante. De la misma manera diluya las bases. • Nunca mezcle ácido concentrado con base concentrado. • Toda reacción en que ocurran olores irritantes, peligrosos o desagradables, debe efectuarse en la vitrina para gases. • Nunca arroje materiales sólidos (papeles, fósforos, vidrios, etc.) en los sumideros o vertederos. Utilice los recipientes adecuados para ello. • Se debe diluir o neutralizar las soluciones antes de botarlas. El resumidero debe estar lleno de agua y la llave corriendo. • Lave muy bien sus manos con agua y jabón al terminar la práctica. PRIMEROS AUXILIOS EN EL LABORATORIO Siempre que alguien realiza una práctica o un experimento está expuesto a sufrir un accidente a pesar de que se tomen todas las precauciones. Las siguientes recomendaciones podrían serle de gran ayuda ante un posible accidente. • Quemaduras pequeñas: Lave la parte afectada con una gasa húmeda. Luego aplique una crema para quemaduras o vaselina y coloque una venda. • Quemaduras extensas: Estas requieren tratamiento médico inmediato. Mientras tanto mantenga en reposo al paciente. • Reactivos en los ojos: lave el ojo con abundante agua en el lava ojos, pero nunca toque los ojos. Si después del lavado persiste el malestar, consulte al médico. • Reactivos en la piel: - Ácidos: Lave la parte afectada con abundante agua y luego manténgala UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 14 durante un tiempo en agua. Aplique vaselina y coloque una venda. - Álcalis: Proceda de igual forma que el paso anterior; pero reemplace la vaselina por ácido bórico. - Bromo: lave la parte afectada con abundante agua, cúbrala con una gasa humedecida con una solución de tiosulfato de sodio al 10 %. Aplique vaselina. - Fenol: Lave la parte afectada con abundante agua, aplique vaselina o ácido bórico y una venda. • Cortadas pequeñas: lave la herida con agua y una gasa estéril, aplique una solución yodada para prevenir una infección. Deje secar y coloque una venda. CRITEROS PARA LA EVALUACIÓN DE ASIGNATURAS DE LABORATORIO Para evaluar los laboratorios se consideraran los siguientes instrumentos con sus respectivos porcentajes: Preinformes y/o quices 20%, Informes 30%, Hoja de Resultados 10% y Parcial Escrito 40%. 1. Preinforme y/o quiz: Para la revisión de los conceptos previos se evaluará con el pre informe o un quiz, este último se realizará antes de iniciar la práctica o al finalizar la experiencia.El pre informe se presenta al iniciar cada experiencia, es un documento escrito a mano que se elabora teniendo en cuenta la información suministrada en el manual de guías de laboratorio. En el pre informe el equipo de trabajo refleja lo que va a ser su actividad en la práctica del día. A continuación se presenta el formato para la elaboración del pre-informe: UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER PRE INFORME DE LABORATORIO DE ____________ IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA PRÁCTICA: El titulo debe ser conciso, pero completo, en forma tal, que se entienda claramente el objeto del experimento. Por ejemplo: “Determinación del contenido de ácido en el vinagre”. FECHA: INTEGRANTES NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: PROGRAMA: GRUPO: DOCENTE: RESULTADOS DE APRENDIZAJE Se toman los establecidos en el Programa de la asignatura. MARCO TEÓRICO UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 15 En este espacio se describen las leyes, principios y teorías en las que se basa y se fundamenta la práctica a desarrollar. MATERIALES Y/O REACTIVOS Aquí se relacionan todos los materiales a utilizar durante el desarrollo de la práctica y sus reactivos si la práctica lo amerita. FICHA TECNICA Y DE SEGURIDAD Los reactivos debe cada uno de ellos llevar una ficha de seguridad, donde indique la peligrosidad del mismo, sus cuidados y acciones ante un contacto directo con el mismo, que pueda causar daños. PROCEDIMIENTO (MONTAJE Y EJECUCIÓN) En este espacio se debe realizar un dibujo del montaje, diagrama de flujo o mapa conceptual, donde se describe el procedimiento a seguir en la implementación de la práctica REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Para reportar un libro texto, escriba en su orden y teniendo en cuenta los signos de puntuación, los siguientes elementos: Autor, titulo, número de edición, lugar de publicación, nombre de la editorial, año de publicaciones, paginación. Ejemplo: GROSSMAN, Stanley. INTRODUCCIÓN AL ALGEBRA LINEAL. Editorial Mc Graw Hill Interamericana. México. 512,5L269i Otras variables para tener en cuenta, en el momento de la evaluación de los laboratorios son: la puntualidad, el trabajo en equipo, el comportamiento y seguimiento de las normas de seguridad, el manejo y destreza para realizar los diferentes montajes. Estos criterios se consideran dentro de la nota del pre informe. 2. La Hoja de Resultados: Es un pequeño informe en donde se detallan los datos obtenidos en su laboratorio al final de la práctica. Sirve como referente para comparar y verificar los resultados con los que el estudiante presentará el informe. Es diligenciado a mano, letra legible, sin tachones ni enmendaduras. A continuación se presenta el formato propuesto para la hoja de resultados: UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER HOJA DE TRABAJO DE LABORATORIO DE _____________ IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA PRÁCTICA: El titulo debe ser conciso, pero completo, en forma tal, que se entienda claramente el objeto del experimento. Por ejemplo: “Determinación del contenido de ácido en el vinagre”. FECHA: UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 16 INTEGRANTES NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: PROGRAMA: GRUPO: DOCENTE: TABLAS DE DATOS (RESULTADOS) Y/O OBSERVACIONES Los datos se refieren a aquellas cantidades que se derivan de mediciones y que se han de utilizar en el proceso de los cálculos. En esta sección se muestran los resultados obtenidos. Los gráficos que se muestren deben estar numerados y tener una leyenda. Los resultados deben presentarse preferiblemente en forma de gráficos, sin embargo si se requiere se hace necesario la inclusión de las tablas de datos. Los datos del experimento deben estar diferenciados de otros datos que puedan incluirse para comparación y tomados de otras fuentes. Si en el laboratorio no se hacen mediciones, es decir, se basa en observaciones solamente, entonces se realizan las anotaciones a cerca del desarrollo de la experiencia. Dentro de cada equipo un estudiante cumple un rol por práctica, estos roles son creados y debidamente asignados por el docente a los estudiantes, de tal forma que se haga rotación de los mismos en cada experiencia. 3. El informe final Se entrega una semana después de haber terminado la práctica. Es un documento escrito a mano. Existen varios formatos para reportar los resultados de un experimento. las secciones que se indican a continuación son aquellas que se encuentran en la mayoría de los artículos que se publican. A continuación se presenta el formato para la elaboración del informe. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER INFORME DE LABORATORIO DE _____________ IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA PRÁCTICA: El titulo debe ser conciso, pero completo, en forma tal, que se entienda claramente el objeto del experimento. Por ejemplo: “Determinación del contenido de ácido en el vinagre”. FECHA: INTEGRANTES NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: PROGRAMA: GRUPO: DOCENTE: RESUMEN UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 17 El resumen debe indicar el propósito de la práctica y presentar en forma breve pero muy clara en qué consiste la práctica realizada (máximo 5 renglones).Nota. Esta parte debe ser elaborada por el estudiante con sus propios análisis y argumentos. TABLAS DE DATOS Y CALCULOS Los datos se refieren a aquellas cantidades que se derivan de mediciones y que se han de utilizar en el proceso de los cálculos. En esta sección se muestran los resultados obtenidos. Los gráficos y tablas que se muestren deben estar numerados y tener una leyenda o título, o sea, deben estar identificados. Los resultados deben presentarse preferiblemente en tablas de datos. Los datos del experimento deben estar diferenciados de otros datos que puedan incluirse para comparación y tomados de otras fuentes. Si en el laboratorio no se hacen mediciones, es decir, se basa en observaciones solamente, entonces se realizan las anotaciones a cerca del desarrollo de la experiencia. EVALUACIÓN En este espacio el estudiante responde al cuestionario propuesto por el docente. Este cuestionario le ayuda a obtener las conclusiones y a realizar el análisis de resultados de la experiencia. La evaluación debe ser contestada apoyándose en la bibliografía consultada y en la ejecución de la experiencia. Los resultados deben ser claros y precisos que indiquen lo que el estudiante pudo observar, no lo que los libros dicen, que se ha debido observar. ANÁLISIS DE RESULTADOS En este espacio se describe la relación (contrastación) entre los resultados obtenidos en la práctica y la teoría expuesta en los libros de textos o en el aula de clases, si hay discrepancia respecto a los valores aceptados o esperados, se deben indicar las causas y algunas sugerencias que puedan mejorar el método experimental. La discusión de resultados generalmente suele corresponder a un argumento lógico, basado en los resultados y no una repetición de estos. En ocasiones, puede ser útil, comparar los resultados obtenidos con los reportados en la literatura, mirar si hay discrepancia respecto a los valores aceptados o esperados, indicando las causas y algunas sugerencias que puedan mejorar el método experimental. Otros aspectos a tratar son las dificultades encontradas durante la realización del experimento que hayan podido influir en los resultados, si son o no válidas las aproximaciones hechas, son entre otros, temas que también pueden tratarse como discusiones de resultados. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 1 OBSERVACIONES Se pretende realizar observaciones que mejoren la práctica o aquellos detalles de los cuales se percató cuando realizó la experiencia y que pueden ser importantes en la obtención de los resultados. CONCLUSIONES Debe hacerse una síntesis breve de los conocimientos verificados y de lo aprendido al cumplir con los objetivos de la práctica. De ninguna manera serán fragmentos copiados de textos o conclusiones extraídas de otras experiencias realizadas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Para reportar un libro texto, escriba en su orden y teniendo en cuenta los signos de puntuación, los siguientes elementos: Autor, titulo, número de edición, lugar de publicación, nombre de la editorial, año de publicaciones, paginación. Ejemplo: GROSSMAN, Stanley. INTRODUCCIÓN AL ALGEBRA LINEAL. Editorial Mc Graw Hill Interamericana. México. 512,5L269i NOTA IMPORTANTE: El docente en la primera clase deberá socializar los criterios de evaluación planteados en el Plan de Asignatura y también, motivar y explicar la importancia de la puntualidad, la disciplina en el desarrollo de la práctica, así como el cumplimiento a las reglas de seguridad y poder de esta forma alcanzar los resultados de aprendizaje. Además explicará al estudiante los formatos con un ejemplo elaborado. En los laboratorios que usen software, el docente debe capacitar a sus estudiantes para que lo implementen de forma correcta en las prácticas. 4. Asistencia: La inasistencia a una práctica de laboratorio, automáticamente descalifica el pre informe y el informe, por lo que se asume que no presenta ninguna de estas evidencias, obteniendo una nota de 0.0 (cero punto cero) en cada uno de ellos. Para recuperar una práctica el estudiante debe presentar la incapacidad del médico de la EPS y el VoBo del Coordinador del Programa. Para presentar la excusa y recuperar la experiencia el estudiante cuenta con 8 días (una semana) contados a partir del día de la clase. 5. El parcial escrito: Se hace teniendo como referente los resultados de aprendizaje y las habilidades previstas en cada práctica de laboratorio. Esta evaluación puede ser teórica, teórico – práctica, o una evaluación tipo problema con datos de laboratorio. La evaluación escrita se diseña en los formatos de evaluación de las asignaturas teóricas. Se presenta de manera individual. Este examen tiene un valor del 40% del corte, se hace uno solo y comprende las prácticas vistas antes del parcial. A continuación se presentan los respectivos formatos: de preinformes, hoja de trabajo y formato de informe. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 1! UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER PRE INFORME DE LABORATORIO DE ___________________ IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA PRÁCTICA: FECHA: INTEGRANTES N NOMBRE: CÓDIGO: N NOMBRE: CÓDIGO: N NOMBRE: CÓDIGO: P PROGRAMA: GRUPO: DOCENTE: RESULTADOS DE APRENDIZAJE MARCO TEÓRICO UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 2" MATERIALES Y/O REACTIVOS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 21 FICHAS TECNICA Y DE SEGURIDAD UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 22 PROCEDIMIENTO (MONTAJE Y EJECUCIÓN) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 23 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER HOJA DE TRABAJO DE LABORATORIO DE _____________ IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA PRÁCTICA: FECHA: INTEGRANTES NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: PROGRAMA: GRUPO: DOCENTE: TABLAS DE DATOS (RESULTADOS) Y/O OBSERVACIONES UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 24 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER INFORME DE LABORATORIODE _____________ IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA PRÁCTICA: FECHA: INTEGRANTES NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: NOMBRE: CÓDIGO: PROGRAMA: GRUPO: DOCENTE: RESUMEN TABLAS DE DATOS Y CALCULOS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 25 EVALUACIÓN ANALISIS DE RESULTADOS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 26 OBSERVACIONES CONCLUSIONES REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 27 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA DETERMINACIÓN DE CONSTANTES FÍSICAS PRACTICA 1 Determinación de densidad de líquidos COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Aplicar procedimientos para determinar constantes físicas de las sustancias sólidas y líquidas. Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina la densidad de líquidos por diferentes métodos e interpreta los resultados obtenidos. ACTIVIDADES Las medidas de peso y volumen son fundamentales en una ciencia experimental como la química. Por lo tanto es importante aprender a usar con propiedad estas medidas haciendo énfasis en la precisión y en las cifras significativas. La densidad es una propiedad característica de las sustancias. Se define como la masa por unidad de volumen de un material. La densidad de líquidos y soluciones se expresa en g / mL, la densidad de los sólidos en g / cm. Y la de los gases en g / L. Para determinar la densidad de cualquier sustancia en cualquiera de los estados de agregación de la materia se debe obtener la masa de una muestra y el volumen que ella ocupa a determinada temperatura. Se sugiere revisar lo relativo a masa, volumen y densidad, elaborar un resumen para unificar conceptos y conocimientos básicos entre los estudiantes del curso. MATERIALES Y REACTIVOS • Balanza granataria o de brazo • Balones de 25 ml • Picnómetro • Probeta graduada de 25 ml • Líquidos: leche, gaseosa, yogurt, aceite, alcohol, etc. PROCEDIMIENTO 1. Procedimiento para hallar la densidad con picnómetro El picnómetro es un instrumento para medir el volumen de un líquido, cada uno mide un UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 2 volumen diferente, debe llenarse totalmente de liquido hasta que haya reboce por el capilar, este debe quedar totalmente lleno para que contenga el volumen especificado en el picnómetro. Ver figura 7 Fig 6. Picnómetro vacío Fig 7. Picnómetro lleno Balanza granataria. Las pesas de la balanza deben ubicarse en ceros y la perilla debe estar nivelada en cero, en caso de que no éste en cero hay un tornillo que sirve para graduarla. Fig. 8. Balanza de brazos Se le halla la masa al picnómetro ya sea en la balanza granataria, debe estar totalmente seco para no introducir errores. (Todo picnómetro debe estar limpio antes de la pesada). Se llena el picnómetro con el líquido muestra (el capilar debe quedar totalmente lleno Fig. 7), luego se lleva a la balanza para medirle la masa del picnómetro con liquido. La masa del líquido es igual a la masa del picnómetro lleno menos la masa del picnómetro vacío. Con la masa del líquido y el volumen que se midió en el picnómetro se halla la densidad (d = m/v) DATOS DE LA PRÁCTICA UTILIZANDO EL PICNÓMETRO LIQUIDO MASA PICNÓMETRO MASA PICNÓMETRO CON LIQUIDO MASA LIQUIDO VOLUMEN PICNÓMETRO DENSIDAD LIQUIDO Agua Gaseosa Yogurt Vino Leche UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 2! 2. Procedimiento para hallar la densidad de líquidos con probeta graduada de 25 ml Se pesa la probeta en la balanza (debe estar seca y limpia) y se escribe el valor en una libreta. Se toman 5 ml de líquido en la probeta, se pesa en la balanza y se toma nota de los valores en una libreta. Se halla la masa y con el volumen tomado del líquido se puede hallar la densidad utilizando la probeta. DATOS DE LA PRÁCTICA UTILIZANDO LA PROBETA GRADUADA VOLUMEN mL MASA PROBETA MASA PROBETA CON LIQUIDO DENSIDAD Agua Gaseosa Yogurt Vino Leche NOTA: A cada líquido se le debe construir una matriz semejante a la mostrada. Realice el mismo procedimiento con los demás líquidos de que dispone. Investigue sus densidades y compárelas. Recuerde que: % de error = (valor experimental - valor teórico) X 100 (valor teórico) EVALUACIÓN. • Calcular la densidad de los diferentes líquidos en el picnómetro y probeta graduada. • Calcular los porcentajes de error de todos los líquidos utilizados. Demostrar que la densidad es una propiedad física y además intensiva BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • SKOOG, Douglas y WES, Donad. Química analítica. 4 Edición, Madrid, España, MC Graw-Hill. Pag. 10 -15. • GARZÓN, Guillermo, Fundamentos de Química general 2 a . Edición,. Bogotá, Me Graw- Hill, 1989. Pag.385-387 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 3" UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 31 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA DETERMINACIÓN DE CONSTANTES FÍSICAS PRACTICA 2 Determinación de densidad de sólidos COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Aplicar procedimientos para determinar constantes físicas de las sustancias sólidas y líquidas. Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina la densidad de sólidos regulares e irregulares por diferentes métodos, identificando cual es el mejor método para la realización de la práctica. ACTIVIDADES PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Arquímedes (287-212 A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya forma más común de expresarlo es: "Todo sólido de volumen V sumergido en un fluido, experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado". La determinación de la densidad de sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje (E), el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire (ws) y el peso aparente del sólido sumergido en el líquido (wa). El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del sólido sumergido. E = wdes = ws - wa = VdL, donde wdes es el peso de líquido desalojado, V el volumen del sólido y dL la densidad del líquido. Se debe consultar peso específico (Pe), Hidrómetro, Principio de Arquímedes, unidades de densidad, densidad de las mezclas liquidas, densidad de los gases y su forma de calcularla a distintas presiones y temperaturas (empleando las leyes de los gases ideales). MATERIALES Y REACTIVOS • #alan$a %ranataria • &robeta de 1"" ml UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 32 • 'aso de precipitado de 1"" ml • (e)la • *ilo o cordón de tela • +ólidos (e)ulares e irre)ulares, ejemplo- maras, cubos de madera, monedas, cilindros de madera, aserr.n, arena, )ranos de lenteja, arveja, arro$, frijol, etc. PROCEDIMIENTO Para sólidos que tienen figuras geométricas definidas se puede calcular su volumen con formulas matemáticas o por desplazamiento de liquido en una probeta. (Principio de Arquímedes). La masa del sólido se mide en una balanza y por la relación m/v se halla la densidad. Tome un bloque de forma regular, mídale los respectivos lados y determine el volumen. Mediante la balanza, determine su masa. Aplicando la formula densidad = masa sobre volumen (d=m/v), calcule la densidad. Luego aplique el principio de Arquímedes para hallar la densidad del mismo sólido y compare las dos densidades halladas. Solicite al profesor otro bloque y determine el volumen, la masa y la densidad. Fig. 8 Método de la Probeta - Sólidos regulares CÓMO SE HALLA EL VOLUMEN REAL? El material particulado se lleva a una probeta que contiene un volumen definido de agua y por volumen desplazado se mide el volumen de todas las partículas. Cuando se va a hallar la densidad por ejemplo de granos o material particulado (sólido irregular), se debe diferenciar la densidad aparente de la densidad real. Cuando se halla la densidad aparente se tiene en cuenta los vacíos que existe entre las partículas, la densidad real no tiene en cuenta los espacios entre partículas .En la densidad aparente el volumen esta dado por el que ocupan las partículas más el volumen de los espacios vacíos. En la densidad real, el volumen es el que ocupa cada partícula y no se tiene en cuenta los espacios vacíos que existe entre ellas. 1" ml 12 ml UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 33 Fig. 9 Método de la probeta - Sólidos irregulares Tome una probeta de 10 ml; séquela y pésela; agréguele un volumen de arena seca entre 5 ml y 8 ml, determine el volumen de dicha sustancia y la masa de todo el sistema. Determine la masa de la arena y calcule su densidad. Repita el procedimiento con aserrín y harina. Tome, con el visto bueno del profesor, un objeto irregular. Para determinar la densidad de un sólido irregular, se halla de la siguiente manera: determine la masa del sólido irregular pesándolo en un vidrio de reloj. Y su volumen utilizando la técnica del volumen desplazado (principio de Arquímedes). Para ello tome una probeta graduada de 100 mL y mida un volumen exacto de agua, agregue el sólido irregular y registre el aumento de volumen. Calcule la densidad y el peso específico del sólido irregular. Nota: En cada pesada utilice una pinza para manipular los objetos. De este modo se evitan errores por aumento de peso debido a la grasa o humedad que le pueda quedar adherida al objeto o al recipiente cuando se manipulan directamente con las manos. Realice el mismo procedimiento con los demás sólidos de que dispone. Investigue sus densidades y compárelas. Calcule el porcentaje de error de acuerdo con los datos obtenidos por usted. DATOS DE LA PRÁCTICA. No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar las densidades y los pesos específicos de las muestras trabajadas. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 34 Materiales Medidos Volumen (v) Masa (m) /ensidad 0 d1 Bloque 1 (nombre) Bloque 2 Bloque 3 Liquido 3 Arena Probeta = Probeta + arena = Arena = Sólidos irregulares Probeta = Probeta + sólido = NOTA: Lamisma matriz se realiza con los demás sólidos. EVALUACIÓN. • Calcular la densidad de los diferentes sólidos con los métodos empleados. • Calcule los porcentajes (%) de error. BIBLIOGRAFÍA TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • SKOOG, Douglas y WES, Donad. Química analítica. 4 Edición, Madrid, España, MC Graw-Hill. Pag. 10 -15. • GARZÓN, Guillermo, Fundamentos de Química general 2 a . Edición, Bogotá, Me Graw- Hill, 1989. Pág. 388-390 SITIOS WEB • http://www.ur.mx/cursos/diya/quimica/jescobed/esteq2.htm UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 35 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS PRACTICA 3 Determinación de punto de fusión COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Aplicar procedimientos para determinar constantes físicas de las sustancias sólidas y líquidas. Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina el punto de fusión de diferentes sólidos, analizando cómo éste influye en las propiedades de la materia. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS Fig. 10. Estados de la materia 2l punto de solidificación de un l.quido puro 0no me$clado1 es en esencia el mismo que el punto de fusión de la misma sustancia en su estado sólido, 3 se puede definir como la temperatura a la que el estado sólido 3 el estado l.quido de una sustancia se encuentran en equilibrio. +i aplicamos calor a una me$cla de sustancia sólida 3 l.quida en su punto de solidificación, la temperatura de la sustancia permanecerá constante 4asta su licuación total, 3a que el calor se absorbe, no para calentar la sustancia, sino para aportar el calor latente de la fusión. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 36 Del mismo modo, si se sustrae el calor de una mezcla de sustancia sólida y líquida en su punto de solidificación, la sustancia permanecerá a la misma temperatura hasta solidificarse completamente, pues el calor es liberado por la sustancia en su proceso de transformación de líquido a sólido. Así, el punto de solidificación o el punto de fusión de una sustancia pura pueden definirse como la temperatura a la que la solidificación o fusión continúan una vez comenzado el proceso. En esta parte usted debe efectuar una revisión de los conceptos adquiridos previamente en su curso de Química I, sobre el significado de los términos calor y temperatura: qué significa cada uno de ellos, qué representan, cómo se miden, en qué unidades se expresan, son equivalentes o no, etc. Qué significa el punto de fusión, qué factores influyen en el punto de fusión y cómo más se puede medir la temperatura. Existen dispositivos diferentes al termómetro de mercurio utilizado aquí. En que principio se basa la medición de la temperatura, en que unidades se expresa. Cuales son las equivalencias entre las diferentes temperaturas. MATERIALES Y REACTIVOS - Vidrio de reloj - Vaso de precipitados de 500 mL - Soporte universal - Pinza para soporte - Mechero a gas - Tubo de Thiele o vaso de precipitado - Tubo de vidrio de 2 mm de diámetro - Varilla de vidrio (agitador) - Tubos capilares de 0.5 mm de diámetro - Hielo PROCEDIMIENTO Calibración del termómetro Calibración de Temperatura Punto de Fusión del Agua. - Termómetro - Espátula - Gotero - Tubo de vidrio de 10 a12 mm de diámetro para formar el tubo de 2 mm. - Glicerina - Agua destilada - Acetona UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 37 Prepare en el vaso de precipitados, de modo que quede lleno hasta la mitad con una mezcla de agua y hielo. Introduzca el termómetro dentro de la mezcla, tomándolo por la parte superior, de modo que el bulbo quede aproximadamente en el centro. Vaya observando la columna de mercurio que va descendiendo, la cual nos indica la temperatura del punto de fusión del agua (dejar 10 minutos el termómetro en el vaso) y note como en un instante dado, ésta permanece fija. Anote esta temperatura, la cual nos indica el grado de desfasamiento con respecto a O°C. Fig 11. Vaso con hielo NOTA: Cada vez que se necesite el termómetro para medir las temperaturas de un proceso, se debe calibrar el termómetro debido a que estos no se pueden identificar fácilmente y otros grupos de trabajo los utilizan con frecuencia. Calibración de temperatura Punto de Ebullición del Agua. NOTA: Cada vez que se necesite el termómetro para medir las temperaturas de un El termómetro se coloca en agua hirviendo (sale vapor de agua) de tal manera de que el bulbo del termómetro no toque las paredes del vaso. Nota: Colocar una base de icopor en la boca del vaso para que soporten o sostengan el termómetro; también se puede utilizar un soporte universal y una pinza sencilla. La temperatura del punto de ebullición se registra cuando se presenta burbujeo en la superficie del agua (presión de vapor a las condiciones de Bucaramanga). La temperatura me indica el grado de desfasamiento con respecto al punto de ebullición que se registra en la ciudad de Bucaramanga. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 3 proceso, se debe calibrar el termómetro debido a que estos no se pueden identificar fácilmente y otros grupos de trabajo los utilizan con frecuencia. DETERMINACION DEL PUNTO DE FUSION. Llenar con aceite mineral el tubo de Thiele o vaso de precipitado hasta cubrir la entrada superior del brazo lateral. El tupo se tapa con un tapón horadado en el centro para introducir el termómetro, y que tiene un corte en forma de cuña en un lado, el cual sirve de escape a los vapores del baño. Los tubos para la muestra, de 2 mm de diámetro, se construyen con tubo de vidrio de 10 a12 mm de diámetro, previamente lavado con agua destilada y secado perfectamente para evitar que el polvo y las sustancias de desvitrificación disminuyan el punto de fusión. El tubo se calienta procurando abarcar una zona de unos 5 cm y cuando está completamente blando se saca rápidamente de la llama y se estira hasta obtener el diámetro de 2 mm. El tubo se corta en secciones de 8 a10 cm de largo, y se cierra por un extremo con la llama. Fig. 11 Montaje para determinar el punto de fusión de una sustancia sólida La sustancia cuyo punto de fusión se va a determinar se pulveriza sobre un vidrio de reloj empleando la punta de un agitador. Se golpea el extremo abierto del tubo contra la sustancia para introducirla en él y se golpea el extremo cerrado para que la sustancia vaya al fondo del tubo hasta formar una columna con la sustancia de 0.5 a1.0 cm de longitud. El tubo, llamado también capilar, ya preparado se detiene en el bulbo del termómetro mediante un aro de hule o alambre de cobre, la parte superior del tubo debe quedar lo más alejado posible de la superficie del baño para evitar que penetre la glicerina. La columna de sustancia debe estar pegada al bulbo del termómetro y éste deberá estar al nivel del brazo superior del tubo lateral del Thiele o vaso de precipitado, evitando que toque las paredes del recipiente. Una vez listo el aparato, se procede al calentamiento, aplicando la llama en el punto A de la Figura 4.1, regular el calentamiento para que la UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 3! temperatura se eleve 2 ó 3 grados por minuto. Si se desconoce el punto de fusión de la sustancia, primero se hace una determinación rápida para ver entre que limites funde y después se hace otra determinación elevando la temperatura lentamente a fin de poder determinar con exactitud la temperatura de fusión. Se deberá anotar: la temperatura a la que comienza a fundir y la temperatura a la cual se licua la muestra; también se debe anotar si ocurre alguna descomposición, desprendimiento de gases o cambio de color. Anote todos los datos y observaciones en el diario siguiendo las indicaciones del profesor o auxiliar de laboratorio. NOTA: Este montaje se realiza para cada una de las muestras.El aceite debe ser cambiado para cada una de las muestras DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar los puntos de fusión y porcentajes de error de las muestras trabajadas. CALIBRACIÓN DEL TERMÓMETRO Propiedad Física Valor teórico Valor observado ∆ ∆∆ ∆ T - Calibración Valor corregido T. Fusión del agua T. Ebull. del agua TEMPERATURA DE FUSIÓN DE LAS SUSTANCIAS UTLIZADAS SUSTANCIA Tº FUSIÓN TEÓRICA Tº FUSIÓN EXPERIM. % ERROR SUSTANCIA Tº PUNTO DE FUSIÓN 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 4" (buscarla) 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio. EVALUACIÓN. 1. Explicar cómo se hace la calibración de un termómetro para la determinación de la temperatura de fusión? 2. Como se haría la determinación del punto de fusión de una mezcla de dos sustancias. 3. Determinar los porcentajes de error. 4. Cuál es la importancia de determinar las propiedades físicas de las sustancias como las que se hicieron en estos experimentos. 5. Mencione los factores de error que posiblemente se pudieron cometer al realizar la práctica? 6. Porque la temperatura de fusión de un sólido permanece invariable durante el cambio de estado? 7. Qué efecto ejercerá cada una de las siguientes circunstancias sobre el punto de fusión observado y en el intervalo de fusión de una muestra? A. Uso de un capilar de paredes gruesas. B. Una calefacción rápida. C. Empleo de mucha cantidad de muestra. 8. Por qué es aconsejable usar un baño de aceite para la determinación de la temperatura de fusión? ¿Por qué debe ser muy lento el calentamiento del baño de aceite? 9. Además del aceite es posible utilizar otros líquidos para esta misma práctica? ¿Cuáles? ¿Qué criterios deben tenerse en cuenta para su selección? 10. ¿Por qué la temperatura de fusión de muchos sólidos se reporta como un rango? (Ej. acetanilida: 113-114 °C) 11. Cuál es la influencia de una impureza insoluble en la temperatura de fusión de un sólido? 12. Cuáles son las escalas más comunes para medir la temperatura? 13. Qué aplicación tiene el descenso del punto de congelación? BIBLIOGRAFÍA. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 41 TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial Mc Graw-Hill. • MOORE, Davies y Collins. Química. Ed. Mc Graw-Hill, 1981 • Prácticas de Laboratorio – Universidad de Antioquia SITIOS WEB • http://www.chem.uiuc.edu/chemistry234syll/chem234mplab.html • http://student.biology.arizona.edu/sciconn/Freezing_point/Freezingpt.html • http://www.chem.uidaho.edu/~honors/collig.html UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 42 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS PRACTICA4 Determinación de punto de ebullición COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Aplicar procedimientos para determinar constantes físicas de las sustancias sólidas y líquidas. Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina el punto de ebullición de alcoholes, relacionando las propiedades químicas de éstos y la influencia de la presión atmosférica durante la realización de la práctica. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS Punto de ebullición, Temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica existente sobre dicho líquido. A temperaturas inferiores al punto de ebullición (p.e.), la evaporación tiene lugar únicamente en la superficie del líquido. Durante la ebullición se forma vapor en el interior del líquido, que sale a la superficie en forma de burbujas, con el característico hervor tumultuoso de la ebullición. Cuando el líquido es una sustancia simple o una mezcla azeotrópica, continúa hirviendo mientras se le aporte calor, sin aumentar la temperatura; esto quiere decir que la ebullición se produce a una temperatura y presión constantes con independencia de la cantidad de calor aplicada al líquido. Cuando se aumenta la presión sobre un líquido, el p.e. aumenta. El agua, sometida a una presión de 1 atmósfera (101.325 pascales), hierve a 100 °C, pero a una presión de 217 atmósferas el p.e. alcanza su valor máximo, 374 °C. Por encima de esta temperatura, (la temperatura crítica del agua) el agua en estado líquido es idéntica al vapor saturado.Al reducir la presión sobre un líquido, baja el valor del p.e. A mayores alturas, donde la presión es menor, el agua hierve por debajo de 100 °C. Si la presión sobre una muestra de agua desciende a 6 pascales, la ebullición tendrá lugar a 0 °C.Los puntos de ebullición se dan dentro de un amplio margen de temperaturas. El p.e. más bajo es el del helio, -268,9 °C; el más alto es probablemente el del volframio, unos 5 900 °C. Los puntos de ebullición correspondientes a los distintos elementos y compuestos UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 43 que se citan en sus respectivos artículos, se refieren a la presión atmosférica normal, a no ser que se especifique otra distinta. En esta parte usted debe efectuar una revisión de los conceptos adquiridos previamente en su curso de Química I, sobre el significado de los términos calor y temperatura: qué significa cada uno de ellos, qué representan, cómo se miden, en qué unidades se expresan, son equivalentes o no, etc. MATERIALES Y REACTIVOS - Vidrio de reloj - Vaso de precipitados de 500 mL - Soporte universal - Pinza para soporte - Mechero a gas - Tubo de Thiele o vaso de precipitado - Tubo de vidrio de 2 mm de diámetro - Varilla de vidrio (agitador) - Tubos capilares de 0.5 mm de diámetro - Termómetro - Espátula - Gotero PROCEDIMIENTO Calibración del Termómetro Calibración de Temperatura Punto de Fusión del Agua. Vaya observando la columna de mercurio que va descendiendo, la cual nos indica la temperatura del punto de fusión del agua (dejar 10 minutos el termómetro en el vaso) y note como en un instante dado, ésta permanece fija. Anote esta temperatura, la cual nos indica el grado de desfasamiento con respecto a O°C. Prepare en el vaso de precipitados, de modo que quede lleno hasta la mitad con una mezcla de agua y hielo. Introduzca el termómetro dentro de la mezcla, tomándolo por la parte superior, de modo que el bulbo quede aproximadamente en el centro. - Tubo de vidrio de 10 a12 mm de diámetro para formar el tubo de 2 mm. - Glicerina - Agua destilada - Acetona - Hielo - Sustancias problema - Alambre de cobre o bandas de caucho UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 44 Calibración de temperatura Punto de Ebullición del Agua. NOTA: Cada vez que se necesite el termómetro para medir las temperaturas de un proceso, se debe calibrar el termómetro debido a que estos no se pueden identificar fácilmente y otros grupos de trabajo los utilizan con frecuencia. DETERMINACION DE PUNTOS DE EBULLICIÓN. En un tubo de 2 mm de diámetro y de 6 a8 cm de largo, cerrado por un extremo, colocar de 3 a 5 gotas de la muestra problema. Un tubo capilar de 0.5 mm de diámetro que se ha cerrado por un extremo se introduce en el primer tubo con el extremo abierto dirigido al fundo. Enseguida se liga el tubo conteniendo el capilar, a un termómetro; procurando que la columna del líquido quede pegada al bulbo, ver Figura 12. Fig. 12 Montaje para determinar el punto de ebullición en líquidos El termómetro se coloca en agua hirviendo (sale vapor de agua) de tal manera de que el bulbo del termómetro no toque las paredes del vaso. Nota: Colocar una base de icopor en la boca del vaso para que soporten o sostengan el termómetro; también se puede utilizar un soporte universal y una pinza sencilla. La temperatura del punto de ebullición se registra cuando se presenta burbujeo en la superficie del agua (presión de vapor a las condiciones de Bucaramanga). La temperatura me indica el grado de desfasamiento con respecto al punto de ebullición que se registra en la ciudad de Bucaramanga. Termómetro y tubo se introducen en el tubo de Thiele o vaso de precipitado que se ha usado para los puntos de fusión teniendo las mismas precauciones. Se calienta el baño lentamente hasta que el tubo capilar empiece a desprender burbujas. Se detiene el calentamiento y se anota la temperatura que registra el termómetro en el que dejan de desprenderse burbujas y justo antes que el liquido entre nuevamente en el capilar invertido. La temperatura leída es el punto de ebullición de la muestra a la presión atmosférica. Determine el punto de ebullición del líquido problema y anote sus observaciones en el diario. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 45 NOTA: • Este montaje se realiza para cada una de las muestras. • El aceite debe ser cambiado para cada una de las muestras DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar los puntos de ebullición y porcentajes de error de las muestras trabajadas. CALIBRACIÓN DEL TERMÓMETRO Propiedad Física Valor teórico Valor observado ∆ ∆∆ ∆ T - Calibración Valor corregido T. Fusión del agua T. Ebull. del agua TEMPERATURA DE EBULLICION DE LAS SUSTANCIAS UTLIZADAS SUSTANCIA Tº EBULLICIÓN TEÓRICA (buscarla) Tº EBULLICIÓN EXPERIM. % ERROR SUSTANCIA Tº PUNTO DE EBULLICIÓN 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 46 No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar los puntos de ebullición de las muestras trabajadas. Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio. 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia EVALUACIÓN. 1. Explicar cómo se hace la calibración de un termómetro para las determinaciones de las temperaturas de ebullición. 2. Como se haría la determinación del punto de ebullición de una mezcla de dos sustancias. 3. Cuál es la importancia de determinar las propiedades físicas de las sustancias como las que se hicieron en estos experimentos. 4. Cómo influye la presencia de impurezas solubles en el punto de ebullición? 5. Por qué la temperatura de ebullición se da justo cuando el líquido asciende por el interior del capilar? 6. Por qué la presión atmosférica influye sobre el punto de ebullición? 7. Donde se cocinará más rápido un huevo: en el Himalaya (presión atmosférica = 300 torr), en la luna (presión atmosférica = 20 torr) o en Bogotá (presión atmosférica = 560 torr)? Explique su respuesta. 8. Por qué los alimentos se cocinan más fácilmente en una olla a presión? 9. Podría identificarse plenamente una sustancia con base únicamente en los puntos de fusión y ebullición? Explique. 10. Qué son fuerzas intermoleculares y cómo se clasifican? 11. Investigue qué son sustancias polares y no polares. Qué son los puentes de hidrogeno. Qué relación tiene la polaridad con el punto de ebullición? BIBLIOGRAFÍA TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 47 TEXTOS COMPLEMENTARIOS - GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial McGraw-Hill. - Sorum, O.H. Laboratory Manual of General Chemistry. Edi. Printice Hall, 3a. ed. 1963 SITIOS WEB • http://www.iit.edu/~smart/martcar/lesson5/id22.htm • http://www.scijournal.org/vol3no2/v3n2a2.html • http://k12science.ati.stevenstech.edu/curriculum/boilproj/experiment.html UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 4 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA CAMBIOS DE LA MATERIA PRACTICA 5 Separación de mezclas heterogéneas COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Comprobar la ley de la conservación de la materia mediante procedimientos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas. Realiza varios métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas, teniendo en cuenta los componentes del tipo de mezcla a separar. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS La materia suele clasificarse para su estudio en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras se caracterizan porque tienen composición fija, no pueden separarse por métodos físicos en otras sustancias más simples y durante un cambio de estado la temperatura se mantiene constante. Una mezcla es una combinación física de dos o más sustancias puras, la mezcla tiene composición variable y sus componentes pueden separarse por métodos físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de estado. Las mezclas se clasifican en heterogéneas cuando constan de dos o más fases y sus componentes pueden identificarse a simple vista o con ayuda de un microscopio. Por ejemplo, un pedazo de granito es una mezcla de pequeños granos de diferentes compuestos como cuarzo, mica y feldespato. Las mezclas homogéneas, usualmente llamadas soluciones, constan de una sola fase (región en la que todas las propiedades químicas y físicas son idénticas). Los componentes de una solución están tan íntimamente mezclados que son indistinguibles, tal es el caso de la solución que se forma entre agua y NaCl. MATERIALES Y REACTIVOS Arena Limadura de hierro Imán Vaso de precipitado Embudo de separación Erlenmeyer Espátula Balanza Granatoria o Analítica Probeta graduada de 25 mL UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 4! Aceite Agua Mercurio Glicerina Papel filtro PROCEDIMIENTO 1. SEPARACIÓN SÓLIDO – SÓLIDO (SEPARACIÓN MAGNÉTICA) Se toma 3 gramos de limaduras de hierro y se mezclan con 15 g de arena, la muestra se divide en 4 partes, cada una de ellas se le coloca un imán y se pesa la cantidad de cada material recuperada. (Ver Fig. 13) Fig. 13. Separación de arena con limaduras de hierro. Luego de la separación de las limaduras de hierro y la arena, se pesa nuevamente esos componentes por aparte y se verifica la cantidad recuperada después de la separación. 2. SEPARACIÓN LÍQUIDO – SÓLIDO (SEPARACIÓN POR FILTRACIÓN) En un vaso de precipitado, se toman 20 mL de agua y se mezclan con 5 g de arena, se agita con una varilla de vidrio. Se realiza el montaje de filtración, observado en la figura 6.1. Antes de colocar el papel filtro en el embudo, péselo y anote ese valor. Luego de pesar el papel filtro, éste se debe dobla como se observa en la figura: Con la ayuda de una varilla de vidrio y un frasco lavador, se pasa por el embudo la mezcla de agua y arena. Sobre el papel filtro deberá quedar la arena y el agua deberá quedar totalmente limpia en el erlenmeyer. Luego de la separación del agua y la arena, se toma el papel filtro que contiene la arena y se lleva a la estufa a 105 o C, durante 30 minutos. Luego se pesa el papel filtro y se obtiene la cantidad de arena recuperada después de la filtración. Con una probeta e 25 ml se mide la cantidad de agua recuperada que queda en el erlenmeyer. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 5" Fig. 14. Montaje de una filtración por gravedad de una mezcla heterogénea líquido – sólido 3. SEPARACIÓN LÍQUIDO – LÍQUIDO (SEPARACIÓN POR DECANTACIÓN) Se toman los volúmenes de varios líquidos, por ejemplo 20 ml de agua, 5 ml de glicerina y 1 ml de mercurio y se llevan a un embudo de separación. Las diferencias de densidades entre líquidos hacen que se separen en varias fases. Nota: Los líquidos deben ser inmiscibles. Se realiza el montaje observado en la figura 15. Al llevar la mezcla preparada al embudo de decantación, se observan las tres capas formadas. Fig. 15. Montaje de una filtración por decantación de una mezcla heterogénea líquido – líquido Se abre la llave del embudo de decantación para empezar la separación de la mezcla. Realice las tres separaciones y con la ayuda de una probeta de 25 ml mida los volúmenes recuperados del agua y de la glicerina y con la ayuda de una pipeta de 1 ml, mida el volumen recuperado de mercurio. DATOS DE LA PRÁCTICA Separación sólido-sólido Peso de la limadura de hierro recuperada (gramos) % de Recuperación de la limadura de hierro Peso de la arena recuperada (gramos) % de Recuperación de la arena UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 51 Separación sólido – líquido Peso del Papel filtro (gramos) Peso del papel filtro + arena (gramos) Peso de la arena recuperada % de Recuperación de la arena Volumen recuperado de agua (ml) % de Recuperación de agua Separación líquido – líquido Volumen de agua recuperada (ml) % de recuperación de agua Volumen de glicerina recuperada (ml) % de recuperación de glicerina Volumen de mercurio recuperado (ml) % de recuperación de mercurio EVALUACIÓN. 1. Consulte otros métodos de separación de mezclas heterogéneas. 2. Como se haría la separación de mezclas que contengan componentes que se disuelvan en agua? 3. Cuál es la importancia de determinar los porcentajes de recuperación para cada mezcla utilizada? 4. Qué posibles fuentes de error se pueden encontrar en los métodos de separación utilizados? BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 52 • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS Dawson, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Ed. Interamericana, 1971 SITIOS WEB http://www.dancingbearakitas.com/School/Chemistry/Unit8%20Solutions.htm http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch15/solutionframe.html http://www.chem.uidaho.edu/~honors/concunit.htm UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 53 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA CAMBIOS DE LA MATERIA PRACTICA 6 Separación de mezclashomogéneas - destilación COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Comprobar la ley de la conservación de la materia mediante procedimientos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas. Realiza varios métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas, teniendo en cuenta los componentes del tipo de mezcla a separar. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS La separación de una mezcla homogénea puede realizarse mediante un proceso llamado destilación, la cual consiste en la evaporación de un líquido con la consiguiente condensación y recolección de sus vapores. El propósito de esta técnica es la separación de una mezcla de líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes. Una buena destilación depende de la diferencia en los puntos de ebullición de los componentes. En una mezcla binaria, se puede usar la destilación simple si la diferencia en los puntos de ebullición es de 80 °C o más. Para mezclas en las cuales hay una diferencia entre puntos de ebullición en el rango de 25-80 °C, se debe utilizar la destilación fraccionada. MATERIALES Y REACTIVOS Pinzas Condensador Vaso de precipitado Mechero Placa de vidrio Balón de destilación Termómetro Corcho Alcohol etílico Agua UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 54 Fósforos PROCEDIMIENTO Se realiza el montaje, ver figura16. Fig. 16 Montaje de destilación simple • Se toman 100 mL de solución (guarapo) o una solución de agua-etanol 50% V/V y se lleva a un balón para realizar la respectiva destilación, como se muestra en la figura 16. • Utilizando el sistema de la figura anterior, cuando el balón se empieza a calentar, después de unos minutos, el líquido se destila desde el matraz de destilación, ocurriendo primeramente la vaporización, estableciéndose el equilibrio liquido vapor. • Parte del vapor se condensa en las paredes del matraz, pero la gran parte pasa por la salida lateral condensándose debido a la circulación del agua fría por el tubo refrigerante, A este producto se le conoce como, “destilado”, y a la porción que queda en el balón de destilación se le conoce como “residuo”, se debe mantener el ritmo de destilación, manteniendo continuamente una gota de condensado en el bulbo del termómetro. • Para evitar el sobrecalentamiento de los líquidos es necesario introducir en el balón, perlas de ebullición y mantener constante el ritmo de destilación. La destilación simple es aplicable en los sistemas que contengan líquidos orgánicos de puntos de ebullición bastante diferenciados, ejemplo: Sistema butanos-etanol, agua-metanol. • Luego de realizada la separación, analice las constantes físicas del destilado y compare con la literatura. DATOS DE LA PRÁCTICA Componentes Volumen destilado Densidad (g/ml) Punto de Ebullición UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 55 No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar las constantes físicas del destilado. Además se debe realizar los porcentajes de error de la densidad y punto de ebullición realizado al destilado. Etanol EVALUACIÓN. 1. Por qué la dirección del flujo de agua en el condensador debe ser de abajo hacia arriba? ¿Por qué se añaden pedazos de material poroso al líquido en el balón? 2. Qué es un adsorbente? ¿Cómo se prepara el carbón activado? 3. En qué consiste la destilación por arrastre con vapor y la destilación al vacío? 4. Cómo se separan dos líquidos cuyos puntos de ebullición se diferencien en unos pocos grados? 5. Cuál es la función de la columna de fraccionamiento en la destilación fraccionada? 6. Por qué no se debe llenar un matraz de destilación mucho más de la mitad de su capacidad? 7. Por qué no se evapora de repente todo el líquido del matraz de destilación cuando se alcanza el punto de ebullición? 8. Un líquido orgánico empieza a descomponerse a 80 grados centígrados. Su tensión de vapor es 36 mm de Hg. Como podría destilarse ese líquido? 9. De dos razones que justifiquen el hecho de que el agua fría en un refrigerante se haga circular en sentido ascendente desde la parte inferior hacia la parte superior y no al contrario? BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • MOORE, Davies y Collins. Química. Ed. McGraw-Hill, 1981 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 56 • Prácticas de laboratorio, Universidad de Antioquia. SITIOS WEB • http://faculty.coloradomtn.edu/jeschofnig/class/class_jeschof/ch1-lb10.htm • http://dwb.unl.edu/Chemistry/MicroScale/MScale03.html • http://www.iit.edu/~smart/martcar/lesson5/id22.htm • http://k12science.ati.stevenstech.edu/curriculum/boilproj/experiment.htm UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 57 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA CAMBIOS DE LA MATERIA PRACTICA 7 Ley de la conservación de la materia COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Comprobar la ley de la conservación de la materia mediante procedimientos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas. Determina el método adecuado para probar la ley de la conservación de la materia, afianzando una relación directa entre la materia y sus cambios. ACTIVIDADES. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Los primeros experimentos cuantitativos que demostraron la ley de la conservación de la materia se atribuyen al famoso científico francés Joseph Antoine Laurent Lavoisier (1743- 1794). Sus más célebres experimentos fueron en la esfera de la combustión. En sus tiempos se explicaba la combustión con base en la teoría del flogisto, según la cual todas las sustancias inflamables contenían una sustancia llamada flogisto, la cual se desprendía durante el proceso de la combustión. Sin embargo, cuando Lavoisier usó sus delicadas balanzas encontró que la sustancia poseía una masa mayor después de dicho proceso, lo cual refutaba la teoría del flogisto. De acuerdo con sus resultados experimentales, Lavoisier estableció varias conclusiones. En primer lugar, reconoció claramente la falsedad de la teoría del flogisto sobre la combustión y declaró que ésta es la unión del oxígeno con la sustancia que arde. En segundo lugar, demostró claramente su teoría de la indestructibilidad o conservación de la materia, la cual expresa que la sustancia puede combinarse o alterarse en las reacciones, pero no puede desvanecerse en la nada ni crearse de la nada. Esta teoría se convirtió en la base de las ecuaciones y fórmulas de la química moderna. MATERIALES Y EQUIPOS Una balanza analítica Dos matraces erlenmeyer de 250 mL Una probeta de 100 mL Un vaso de precipitados de 25 mL Un mortero con pistilo. Dos globos. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 5 REACTIVOS Una tableta de Alka-Seltzer., Aspirina 0.325g, Bicarbonato de sodio 1.700g, Ácido Cítrico 1.000g, Pastilla (sólido). Reacciona con el agua de forma exotérmica y lo que se libera es CO 2 . Bicarbonato de sodio, Na2CO3Compuesto formado por carbono, oxígeno y sodio. Polvo (sólido). Ácido clorhídrico al 4% (aprox.).Diluido. Líquido. Agua destilada., H 2 O No conduce la energía eléctrica. Líquido. HIPÓTESIS. Se comprueba la ley de la conservación de la materia, las masas permanecen constantes después de los experimentos. PROCEDIMIENTO Fig 1 Erlenmeyer Coloque en un matraz erlenmeyer 20 ml de agua destilada y 20 ml de ácido clorhídrico, empleando la probeta. En el mortero triture con el pistilo una tableta de Alka-Seltzer. A continuación vierta el polvo en el interior de un globo, teniendo cuidado de que no quede en las paredes exteriores del mismo. Inserte la boca del globo con la del matraz erlenmeyer, asegurándose de que no caiga Alka-Seltzer dentro del matraz. Determine la masa de todo el sistema. Levante el globo para que el Alka-Seltzer caiga dentro del matraz y espere a que la reacción que se produce finalice. Determine nuevamente la masa de todo el sistema. Determine el diámetro del globo inflado. Coloque en un matraz erlenmeyer 20 mL de HCl, empleando la probeta. Coloque en el interior del globo 1,5 g aproximadamente de NaHCO 3 , teniendo cuidado de que no quede en las paredes exteriores del mismo. Repita los pasos 3 a 7. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 5! DATOS DE LA PRÁCTICA Sustancias Peso Inicial Peso Final Agua +HCl +Alka-Seltzer HCl+NaHCO 3 No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente los análisis de la práctica. EVALUACIÓN. 1. Investigue cuál es la sustancia o sustancias que se utilizan en la fabricación del Alka - Seltzer. 2. De acuerdo con los datos de la tabla anterior, ¿se cumple la ley de la conservación de la materia en ambas actividades? 3. Si la respuesta anterior fue negativa, analice si la fuerza de flotación es un factor que influyó en los experimentos. Si es así, considérela en sus cálculos pata verificar la ley de la conservación de la materia. 4. Escriba las ecuaciones químicas de las reacciones que se llevaron a cabo en ambas actividades. BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial McGraw-Hill. Sorum, O.H. Laboratory Manual of General Chemistry. Edi. Printice Hall, 3a. ed. 1963 SITIOS WEB • http://faculty.coloradomtn.edu/jeschofnig/class/class_jeschof/ch1-lb10.htm • http://dwb.unl.edu/Chemistry/MicroScale/MScale03.html • http://www.iit.edu/~smart/martcar/lesson5/id22.htm UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 6" IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA REACCIONES QUÍMICAS Y ESTEQUIOMETRÍA PRACTICA 8 Reacciones químicas COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Evaluar los cambios de la materia a través de los diferentes tipos de reacciones químicas y su estequiometria Analiza los diferentes tipos de reacciones químicas generadas en el laboratorio, identificando los reactivos y productos de las mismas. ACTIVIDADES. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Una reacción química ocurre cuando una o varias sustancias se transforman en otras nuevas, con propiedades físicas y químicas diferentes. Generalmente están acompañadas de algún cambio observable como cambio de color, olor, producción de gases, formación de precipitado, variación de la temperatura, etc. En las reacciones químicas podemos reconocer dos tipos de sustancias, los reactivos y los productos. Los reactivos son las sustancias que se ponen en contacto para que ocurra la reacción química. Los productos son las sustancias obtenidas luego de que ocurre la reacción química. Al ocurrir un cambio químico ocurre la ruptura de enlaces o la formación de enlaces nuevos, por lo que se requiere un aporte de energía o un desprendimiento de energía. Una reacción química se considera endergónica cuando se absorbe energía, o requiere de energía para llevarse a cabo (endotérmica si se trata de energía térmica). Una reacción química se considera exergónica cuando la reacción desprende energía (exotérmica si se trata de energía térmica). Existen varios tipos de reacciones químicas; entre algunos tipos de reacciones tenemos los siguientes: a. SÍNTESIS. Dos reactivos se combinan para formar un solo producto. b. DESCOMPOSICIÓN. Un solo reactivo se descompone para formar dos o más compuestos. c. SUSTITUCIÓN. Un elemento mas activo sustituye a otro menos activo en un compuesto. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 61 d. DOBLE SUSTITUCIÓN (metástasis). Los átomos o los iones intercambian pareja MATERIALES Y REACTIVOS Gradilla Tubos de ensayo Pinzas para tubos de ensayo Mechero Pipetas volumétricas Erlenmeyer de 250 mL Cloruro de Bario. (BaCl2) Carbonato de Calcio. (CaCO3) Ácido Sulfúrico. (H 2 SO 4 ) Acido Clorhídrico Aluminio en trozos Magnesio Sólido. (Mg 2 ) Ácido Clorhídrico (HCl) Hidróxido de Sodio (NaOH) Sulfato de Cobre. (CuSO 4 ) PROCEDIMIENTO PARTE A En un erlenmeyer de 250 mL se colocan trozos de papel aluminio. Luego se realiza el montaje observado en la figura 17. Lentamente se adiciona al erlenmeyer (con ayuda de un embudo) el ácido clorhídrico diluido. Se debe tener la precaución de hacerlo despacio. Observe lo que sucede cuando el aluminio entra en contacto con el ácido clorhídrico diluido. Fig. 17 Montaje para realizar una reacción química entre el HCl y trozos de aluminio. PARTE B Coloque una tira de cinta de magnesio a calentar (aprox. 1 cm.), observe la luz brillante que se desprende durante el calentamiento. De que color son UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 62 las cenizas obtenidas? Qué producto se obtuvo en esta reacción química? Qué tipo de reacción química es? En un tubo de ensayo adicione un mL. de HCl concentrado, agregue gota a gota 1ml de NaOH, espere unos minutos, y observe la formación de un precipitado blanco en el fondo del tubo Qué producto se obtuvo en esta reacción química? Qué tipo de reacción química es?. En un tubo de ensayo adicione un mL de CuSO 4 , agregue una granalla de Zinc Que observa? Qué producto se formaron en esta reacción química? Qué tipo de reacción química es?. En un tubo de ensayo adicione un mL. de H 2 SO 4 , adicione también 1 ml de BaCl 2 , note la efervescencia y el desprendimiento de un gas al mezclar las dos sustancias químicas, Qué producto se formaron en esta reacción química? Qué tipo de reacción química es?. DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar las diferentes reacciones que ocurren en la práctica. Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio. EVALUACIÓN. 1. Escriba las ecuaciones químicas que se realizaron en cada experimento. 2. De las siguientes reacciones químicas, indique a que tipo pertenecen y clasifíquelas de acuerdo al tipo de reacción? Reacciones Químicas Tipo A 2HCl + Mg →Mg Cl2 + H2 B S + O2→ SO2 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 63 C CO2 + H2O→ H2CO3 D NaOH + HCl→NaCl + H2O E H2S + 2AgCl → Ag2S + 2HCl F 2HgO → 2Hg + O2 G Zn + CuSO4→ ZnSO4+ Cu H 2H3PO4 + 3Ca → Ca3(PO4)2+ 3H2 I Mg +O2→MgO J SO3 + H2O→ H2SO4 BIBLIOGRAFÍA TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial McGraw-Hill. • Sorum, O.H. Laboratory Manual of General Chemistry. Edi. Printice Hall, 3a. ed. 1963 SITIOS WEB http://faculty.coloradomtn.edu/jeschofnig/class/class_jeschof/ch1-lb10 http://www.teletel.com.ar/quimica/ reacciones_quimicas.htm. 4ttp-55666.fortunecit3.com5campus5 da6son51!65reacquim UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 64 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA REACCIONES QUÍMICAS Y ESTEQUIOMETRÍA PRACTICA9 Estequiometria COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Evaluar los cambios de la materia a través de los diferentes tipos de reacciones químicas y su estequiometria. Analiza los diferentes tipos de reacciones químicas generadas en el laboratorio, identificando los reactivos y productos de las mismas. Balancea reacciones químicas utilizando diferentes métodos, teniendo en cuenta la relación molar de reactivos y productos. Realiza cálculos estequiométricos necesarios para llevar a cabo una reacción química, identificando el reactivo límite de la reacción. Realiza cálculos de pureza y rendimiento de una reacción química, teniendo en cuenta la relación molar de reactivos y productos y el reactivo límite. ACTIVIDADES FUNDAMENTO TEORICO Una reacción química en la cual se conocen los reactivos y los productos puede representarse mediante una ecuación balanceada. Por ejemplo, si una solución de cloruro de magnesio se mezcla con una solución de nitrato de plata, de la mezcla de reacción precipita un sólido blanco, que es cloruro de plata, muy insoluble en agua. Luego de que el AgCl ha precipitado, la solución contiene los iones remanentes de la mezcla de reacción, o sea iones Mg +3 + iones NO 3 - . MgCl 2 (ac) + 2AgNO 3 (ac) 2AgCl (s) + Mg (NO 3 ) 2 (ac ) Esta ecuación indica que una mol de MgCl 2 puede reaccionar exactamente con dos moles de AgNO 3 para formar 2 moles de AgCl y una mol de Mg (NO 3 ) 2 ; si se empleara una cantidad menor de MgCl 2 , las cantidades de cada una de las otras sustancias en la reacción también serían menores. Sin embargo, la relación de cantidades de MgCl 2 y AgNO 3 que reaccionan siempre será la misma. Cuando una reacción se lleva a cabo en el laboratorio, como por ejemplo la anterior reacción, la masa de productos realmente obtenida, por lo general no es igual al rendimiento teórico del producto. Muchos factores, tales como pérdida de material UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 65 durante la transferencia de reactivos, presencia de impurezas o fallas en la reacción para llegar hasta su culminación, pueden ser causas de la desviación. El rendimiento real obtenido es llamado RENDIMIENTO EXPERIMENTAL, y es común expresar la relación de los rendimientos experimental y teórico como PORCENTAJE DE RENDIMIENTO. % RENDIMIENTO= Rendimiento experimental / Rendimiento Teórico x 100 MATERIALES Y REACTIVOS Embudo de vástago Varilla de agitación Vidrio reloj Frasco lavador Tubos de ensayo Vasos de precipitado Mechero Placa refractaria Sulfato de sodio Na 2 SO 4 Cloruro de Bario BaCl 2 . 2H 2 O PROCEDIMIENTO PREPARACION DE LAS SOLUCIONES Se pesa un vaso de precipitado de 50 mL limpio y seco, agregue aproximadamente 1 gramo de Sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ) y pese de manera que la cantidad tomada no sea menor a 1 gramo ni mayor a 1.5 gramos. Tome los datos de los pesos en su cuaderno. Calcule la cantidad de moles de Sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ) y luego calcule cuántos moles de Cloruro de Bario (BaCl 2 . 2H 2 O) se necesitan para reaccionar exactamente con el Sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ). Calcule la masa de Cloruro de Bario (BaCl 2 . 2H 2 O) requerida. Recuerde que debe incluir el agua de hidratación en el cálculo del peso molecular. Pese otro vaso de precipitado limpio y seco y agregue Cloruro de Bario (BaCl 2 . 2H 2 O) hasta obtener la masa deseada. Registre el dato del peso en su cuaderno. Agregue 10 mL de agua destilada a cada muestra y caliente ambas soluciones en un baño de vapor. UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 66 REACCION Mantenga la solución de Cloruro de Bario (BaCl 2 . 2H 2 O) en el baño de vapor y agréguele la solución de Sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ). Enjuague con aproximadamente 3 mL de agua destilada y agregue este enjuague a la mezcla de reacción y agítela con la varilla de vidrio. Deje la mezcla de reacción en el baño de vapor durante 45 minutos. Registre en su cuaderno las observaciones de la reacción. FILTRACION Mientras la mezcla de reacción permanece en digestión, prepare un embudo de vástago largo para realizar una filtración por gravedad. Tome dos hojas de papel filtro y un vidrio de reloj. Pese el vidrio y los papeles filtro juntos y luego doble estos últimos al tiempo; fíjelos cuidadosamente al embudo agregando un poco de agua destilada y asegurándose de que no queden burbujas de aire atrapadas bajo el papel o en el vástago del embudo. Cuando se complete el periodo de digestión o calentamiento deje que la mezcla de reacción se enfríe hasta temperatura ambiente. Cuidadosamente decante la mayoría del líquido dentro del embudo. Agregue el pequeño volumen del líquido remanente junto con el sólido al embudo. Enjuague el último sólido dentro del embudo con un poquito de agua destilada con ayuda del frasco lavador. Si algo del precipitado pasa a través del papel filtro, repita la filtración; lave el precipitado con la cantidad justa de agua destilada para cubrirlo. SECADO DE LA MUESTRA Coloque cuidadosamente el papel filtro húmedo que contiene el sólido sobre el vidrio de reloj previamente pesado. Abra el papel de filtro doblado. Seque el papel y el precipitado en una estufa. Cuando la muestra y el papel estén secos, deje enfriar el vidrio de reloj y seque la base con una toalla. Pese juntos el vidrio de reloj, los papeles filtro y el precipitado de BaSO 4 . Seque durante otros 10 minutos y repita la pesada. Obtenga en rendimiento experimental de BaSO 4 en gramos. A partir de la reacción calcule el rendimiento teórico y el porcentaje de rendimiento. DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar. Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 67 Datos Pesaje (g) 1. Peso del vaso de precipitado 1 Peso del Na 2 SO 4 2. Peso del vaso de precipitado 2 Peso del BaCl 2 . 2H 2 O 3. Peso del vidrio de reloj + 2 papeles filtro 4. Peso del vidrio + papel + BaSO 4 (1) Peso del vidrio + papel + BaSO 4 (2) Peso del BaSO 4 seco EVALUACIÓN. 1. Calcule las moles de Na 2 SO 4 en su muestra. Incluye el dato de su pesada 2. Calcule las moles y los gramos de BaCl 2 . 2H 2 O necesarias para reaccionar completamente con el BaCl 2 . 2H 2 O 3. Indique la masa de BaCl 2 . 2H 2 O usada en su reacción. Incluya su dato de pesada 4. Resuma sus observaciones sobre la reacción 5. Calcule el rendimiento teórico de BaSO 4 6. Calcule el rendimiento experimental, empleando su dato de pesada. 7. Calcule el porcentaje de rendimiento de BaSO 4 8. Si los rendimientos experimentales y teóricos son diferentes discuta las posibles causas de estas diferencias. 9. Describa posibles fuentes de errores experimentales afectarán el porcentaje de rendimiento de la reacción. BIBLIOGRAFÍA TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial McGraw-Hill. • Sorum, O.H. Laboratory Manual of General Chemistry. Edi. Printice Hall, 3a. ed. 1963 SITIOS WEB • http://www.iit.edu/~smart/martcar/lesson5/id22.htm • http://k12science.ati.stevenstech.edu/curriculum/boilproj/experiment.html UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 6 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA SOLUCIONES PRACTICA 10 Concentración de una solución COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Realizarcálculos químicos para preparar soluciones de diferentes concentraciones Realiza la preparación de soluciones, teniendo en cuenta el material utilizado y el aforo de la solución. Realiza los cálculos necesarios para preparar soluciones a partir de sustancias sólidas teniendo en cuenta el porcentaje de pureza del reactivo a preparar. Realiza los cálculos necesarios para preparar soluciones a partir de sustancias líquidas, teniendo en cuenta el porcentaje de pureza del reactivo a preparar ACTIVIDADES. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Soluciones sobresaturadas Bajo ciertas condiciones apropiadas es posible preparar una solución que contenga más soluto que la solución saturada (figura 18.1). Fig. 18.1 Sobresaturación Un buen ejemplo de sobresaturación lo suministra el Na 2 S 2 O 3 cuya solubilidad a 20 °C es del 50% (50 g/100 g H2O). Si se disuelven 70 g de cristales de Na 2 S 2 O 3 en 100 g de agua caliente y la solución se deja enfriar a 20 °C, los 20 g extra no precipitan. La solución, sobresaturada al 70%, también es inestable. Basta con añadir un pequeño cristal de soluto para que el exceso precipite con desprendimiento de calor. Después de que los cristales han precipitado y la temperatura se estabiliza en 20 °C, la solución es de nuevo 50% en Na 2 S 2 O 3 UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 6! Reacciones con ácidos Cuando un sólido insoluble (CaCO3, Zn) se hace reaccionar con un volumen exacto de una solución ácida, se puede medir la masa de material disuelto después de la reacción y determinar la cantidad química de ácido y su concentración. En la reacción con CaCO3 hay desprendimiento de CO2(g) el cual escapa hacia la atmósfera. La masa de CaCO3 que aún queda sin reaccionar puede determinarse después de la reacción. De aquí es posible determinar estequiométricamente la cantidad química de ácido. CaCO 3 + 2 HCl ---> CaCl 2 + CO 2 (g) + H 2 O MATERIALES Y REACTIVOS Cápsula de porcelana Tubo de ensayo Vidrio de reloj Embudo Soporte Triángulo de porcelana Balanza Mechero PROCEDIMIENTO Cálculo de la concentración de una solución ácida Pesar una cápsula de porcelana, limpia y seca, en una balanza. Añadir 4 ó 5 pedazos pequeños de mármol (o 2.50 g de CaCO 3 ) a la cápsula y determinar la masa de todo el conjunto. Adicionar 15.00 mL de solución de HCl y calentar suavemente a 50 °C hasta que la reacción haya finalizado (figura 18.2). Fig. 18.2 Reacción del CaCO3 con HCl CH 3 COONa.3H 2 O CaCO 3 HCl(ac) 3.0 M UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 7" Si se ha utilizado CaCO 3 en lugar de mármol, debe filtrarse todo el contenido de la cápsula utilizando un papel de filtro previamente pesado, el sólido se lava varias veces con agua destilada y se seca en una estufa hasta peso constante. Si se usaron pedazos de mármol, decantar y descartar la solución remanente en la cápsula. Lavar el residuo de mármol con agua destilada y secarlo en una estufa hasta peso constante. SOBRESATURACIÓN A un tubo de ensayo limpio y seco añadir 3.0 g de CH 3 COONa.3H 2 O y 1.0 mL de agua. ¿Qué se observa? Colocar el conjunto al baño María hasta que todo el sólido se haya disuelto. Retirar el tubo del baño y dejarlo enfriar a la temperatura ambiente. Anotar sus observaciones. Añadir un cristalito pequeño de CH3COONa.3H2O a la solución sobresaturada. ¿Qué sucede ahora? DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar. Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio Datos Pesaje Masa de la capsula + mármol gramos Masa de la cápsula + residuo seco gramos Masa de CaCO 3 que reacciona gramos Cantidad química de acido mol Concentración de HCl (ac) mol/L EVALUACIÓN. Cálculo de la concentración de una solución ácida 1. ¿A cuál solución de ácido se le puede determinar la concentración: a la inicial, a la que queda después de la reacción, o a ambas? Sustente su respuesta con cálculos estequiométricos. 2. ¿Cambiarían los resultados del experimento si el CaCO 3 utilizado no es puro?. Explicar. 3. Determinar el volumen de CO 2 (g) que se produce a condiciones normales. ¿Por qué este gas no se debe recoger sobre agua? 4. ¿Qué relación tiene este experimento con el problema de la lluvia ácida? UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 71 Preparación de una solución sobresaturada 1. ¿Todo soluto es apropiado para preparar una solución sobresaturada? ¿Qué otros solutos funcionan como el CH 3 COONa? 2. ¿Qué sucede cuando se añade un pequeño cristal de CH 3 COONa a la solución sobresaturada? ¿Un cristal de otra sal tendría el mismo efecto? 3. ¿La cristalización del CH 3 COONa.3H 2 O es un proceso exotérmico o endotérmico? Consulte cómo se aprovecha esta propiedad del CH 3 COONa.3H 2 O para preparar una bolsa plástica con una solución de este hidrato, la cual se vende con el nombre de calentador químico. BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial Mc Graw- Hill. • BRICEÑO, Carlos Omar y RODRÍGUEZ, Lilia. Química. Editorial educativa. 1988 SITIOS WEB. http://www.dancingbearakitas.com/School/Chemistry/Unit8%20Solutions.htm http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch15/solutionframe.html http://www.chem.uidaho.edu/~honors/concunit.html http://dwb.unl.edu/Chemistry/MicroScale/MScale25.html http://www.princeton.edu/teacher/tsm/scienceaction/mixtures.htm UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 72 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA SOLUCIONES PRACTICA 11 Titulación COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Realizarcálculos químicos para preparar soluciones de diferentes concentraciones Realiza la preparación de soluciones, teniendo en cuenta el material utilizado y el aforo de la solución. Realiza los cálculos necesarios para preparar soluciones a partir de sustancias sólidas teniendo en cuenta el porcentaje de pureza del reactivo a preparar. Realiza los cálculos necesarios para preparar soluciones a partir de sustancias líquidas, teniendo en cuenta el porcentaje de pureza del reactivo a preparar ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS La titulación o valoración mediante análisis volumétrico es un procedimiento que se basa en la adición de una solución concentrada conocida a la cual se lama solución titulante, químicamente equivalente a la solución cuya concentración se va a determinar. La adición de la solución titulante se efectúa hasta alcanzar el punto de equivalencia, el cual se pueda detectar con ayuda de un pH-metro (titulación potenciométrica), o por el cambio de color que experimenta un indicador adecuado que se ha añadido a la solución titulada (titulación colorimétrica). La reacción puede ser ácido-base, oxidación-reducción, etc. Como solamente nos ocuparemos de titulación ácido-base, recordemos que un ácido es una sustancia que en solución libera iones hidronio (H+), y una base es una sustancia que libera iones hidroxilo (OH-). En el momento en que se agota un ácido o una base, se ha llegado a la neutralización. En el punto de equivalencia se cumple que: No. de equiv. slntitulante = No. de equiv. sln titulada UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 73 No. equivalentes de Acido = No. equivalentes de Base MATERIALES Y REACTIVOS Erlenmeyer de 250 mL Bureta de 25 mL Vasos de precipitado de 100 mL Soporte y pinzas para bureta Balones aforados de 100 mL Balanza analítica Soporte y pinzas para bureta PROCEDIMIENTO Preparación de una Solución estándar primaria Pese en una balanza analítica entre 0,1-1,0 g de Acido oxálico dihidratado. Traslade la muestra a un erlenmeyer de 250 ml y añada agua destilada hasta disolver el ácido (20 mL pueden ser suficientes). Agregue dos gotas de solución indicadora (fenolftaleína) Esta solución queda lista para proceder a valorar la concentración desconocida de una soda. Preparación de la soda Realice los cálculos para preparar 100 ml de NaOH 0,1 N. Pese esta cantidad en un vaso pequeño, En un balón de 100 ml adicione una pequeña cantidad de agua y agregue la soda con ayuda de un embudo, adicione más agua hasta completar el aforo. Proceda a la valoración de la soda. Enjuague la bureta con una porción de solución de soda, abra la llave para que salga todo el líquido. Cierre la llave de la bureta y llénela con solución de soda, controle la llave hasta que el nivel llegue a la marca de cero indicado en la bureta. Asegúrese de que no queden burbujas de aire atrapadas en la bureta. Proceda a realizar la titulación. Agregue lentamente la solución de soda desde la bureta al erlenmeyer que contiene el ácido con el indicador, agitando continuamente, anote el volumen de soda gastada hasta cuando el color rosado persiste por más de 15 s. Calcule la normalidad de la solución. Determinación del porcentaje peso-volumen del Acido Acético en un vinagre. Tome con una pipeta volumétrica 10 ml de vinagre, deposítelos en un erlenmeyer, agregue dos gotas de fenolftaleína y 10 ml de agua Fenoftaleína NaOH 0.1 N Acido Oxálico Vinagre HCl UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 74 Mida el pH de la solución y titule con la soda anteriormente valorada hasta que el color rosado persistente indique que se ha alcanzado el punto de equivalencia. Medir el pH de la solución final. Calculo de la Normalidad de un Acido Con una pipeta aforada extraiga cuidadosamente 10 ml de solución de HCl y transfiéralos a un erlenmeyer de 100 ml, añada 2 gotas de fenolftaleína y un poco de agua si considera necesario. Proceda a la titulación: Desde la bureta agregue lentamente la solución de soda de concentración conocida al erlenmeyer que contiene el ácido con el indicador, agite continuamente, anote el volumen de soda gastado en la titulación. Calcule la normalidad del HCl. Determinación de la capacidad Antiácida de un antiácido comercial Pesar la tableta de antiácido (mylanta, malos, etc.) y mezclar la muestra con 30 ml del HCl titulado anteriormente, 30 ml de agua destilada y 2 gotas de fenolftaleína calentando suavemente el erlenmeyer para desintegrar los materiales. Si la solución se torna rosada adiciones más ácido anotando el volumen total añadido hasta la decoloración. Una vez fría la solución, titúlela con soda de concentración conocida, hasta que persista el color rosado por 15 s. Reporte el peso del antiácido utilizado. Determine las moles de ácido añadidos y su molaridad. Reporte volumen y molaridad de la soda utilizada en la valoración. Con base en el concepto de titulación por retroceso determine los moles y miliequivalentes de ácido, consumidos por gramo de antiácido. DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar. Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio. Realice las tablas pertinentes para cada punto del procedimiento. EVALUACIÓN. 1. Calcule No. equivalentes de Acido. Oxálico 2. Calcule la Normalidad del NaOH 3. Calcule el porcentaje p/v de ácido acético en el vinagre 4. Calcule la Normalidad del HCl 5. Reporte el peso del antiácido utilizado. Determine las moles de ácido UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER Departamento de Ciencias Básicas Laboratorio de Química Inorgánica 75 añadidos y su molaridad 6. Reporte volumen y molaridad de la soda utilizada en la valoración. Con base en el concepto de titulación por retroceso determine los moles y miliequivalentes de ácido, consumidos por gramo de antiácido. 7. Defina el concepto de un ácido y de una base según las teorías de a) Arrhenius. b) Bconsted-Lowry. 8. Describa brevemente cómo prepararía: a) 250 mi de disolución de hidróxido de sodio, 0. 1 M, a partir de sosa cáustica en lentejas. b) 250 mi de disolución de ácido clorhídrico, 0. 1M, a partir de ácido clorhídrico comercial (37.8 % en masa, densidad = 1.19 glcm) 9. Escriba la ecuación química de la reacción que se establece entre el hidróxido de sodio y el ácido clorhídrico. 10. Investigue qué es la fenoiftaleína, y a quese debe que en medio ácido posea cierta coloración, mientras que en medio básico posea otra. BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS • CHANG, R. Química. Mc Graw-Hill, México, 1994 • Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia • DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS • BROWM, T.L., LeMay, H.E. y Bursten, B.E.Química. La Ciencia Central. Prentice & Ha¡¡, México, 1991 • DAVIS, Joseph. Química una ciencia experimental. Barcelona (España): Editorial Revertè. Tomo 2 • ZAPATA, Mauren. Manual de laboratorio de química general. Medellín 1991. • LOZANO, Luz Amparo. Manual de Laboratorio de química general. Bucaramanga: Ediciones UIS, FEDI, 1993. SITIOS WEB • http://www.iit.edu/~smart/martcar/lesson5/id22.htm • http://www.scijournal.org/vol3no2/v3n2a2.html • http://k12science.ati.stevenstech.edu/curriculum/boilproj/experiment.html