TECSUP-PFR Química3 LABORATORIO DE QUIMICA 2014 - 1 PAUTAS PARA EL INFOME DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE QUIMICA 1. Preparación para el laboratorio Las preguntas y/ problemas de la guía de laboratorio de Química correspondientes a “Preparación de Laboratorio” deben ser resultas y junto con un mapa conceptual se entregan al inicio del respectivo laboratorio. 2. Control de lectura o Test de conocimientos que se aplicará al inicio del respectivo laboratorio. 3. Presentación del informe de laboratorio Tiene por objetivo dar a conocer los resultados finales. El informe del Laboratorio de Química es una nota por grupo. Se presenta siete días calendario luego de realizar el laboratorio. El laboratorio de Química consta de ocho prácticas. Redacción en modo impersonal, el verbo en tercera persona. Uso de unidades del Sistema Internacional (SI) Estructura del informe: Carátula Incluye: logo de Tecsup, nombre del curso, tema desarrollado, participantes, especialidad y grupo, destinatario, fecha de realización y entrega. Contenido Objetivos: Generales y específicos Materiales y equipos Incluye los reactivos y equipos utilizados. Indicaciones de seguridad Implementos de seguridad de uso obligatorio. Debe llenar la ficha de Análisis de Trabajo Seguro ATS Fundamentos (base teórica), puede desarrollar en forma de mapa conceptual. Procedimiento experimental. Considere la descripción secuencial de los experimentos realizados, incluye las respuestas a las preguntas (si es que contiene cuestionario). Resultados y análisis de los resultados. Considere esquemas, tablas, gráficos, análisis de las observaciones y datos obtenidos (si es que los hay). Incluir las observaciones que resaltan los resultados alcanzados así como las dificultades o errores que hubiera encontrado en el desarrollo de cada uno de los experimentos. Gestión de subproductos o residuos de las experiencias, para realizar un manejo adecuado de los desechos generados por las actividades del laboratorio a fin de minimizar los riesgos al ambiente y la salud en concordancia con el Reglamento de la Ley 27314. Indicar la disposición segura de los residuos sólidos y/o líquidos. Indicar los que puedan ser reaprovechados sin causar daños a la salud y al ambiente. Conclusiones. Deben correlacionarse con los objetivos del respectivo laboratorio, contienen la síntesis de los resultados logrados. Bibliografía. Considere los libros y/o páginas Web consultadas para el desarrollo del informe, deben ser redactadas de acuerdo a la guía para citar fuentes que se encuentran en los enlaces en el campus virtual del TECSUP. Cuestionario TECSUP-PFR Química 4 Rúbrica Ciclo: Curso: Química Resultado: Los estudiantes aplican conocimientos actualizados de matemática, ciencia y tecnología. Los estudiantes trabajan eficazmente en equipo.* Los estudiantes aplican y promueven la calidad, la seguridad en el trabajo, el aprendizaje permanente y practican principios éticos.** Criterio de desempeño: Actividad: LABORATORIO DE QUÍMICA Semana: Apellidos y Nombres del alumno: Sección: Docente: H. Berroa Observaciones Informe de las experiencias de laboratorio Periodo: 2014-1 Fecha: Documentos de Evaluación Hoja de Trabajo Archivo informático Informe Técnico Planos Caso Otros: X CRITERIOS DE EVALUACIÓN Excelente Bueno Requiere Mejora No aceptable Puntaje Logrado Conocimientos: Examen 8 6 3 0 Presentación del previo de laboratorio 2 1,5 1 0 Presentación del informe: • ATS • Análisis e interpretación de resultados Información de seguridad y medio ambiente Observaciones y conclusiones • Solución de problemas propuestos 6 4 2 0 Trabajo en equipo (apreciación docente)* 4 2,5 1 0 Puntaje Total Comentarios al o los alumnos: (De llenado obligatorio) Descripción Excelente Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos. Bueno Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos. Requiere mejora Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos. No Aceptable No demuestra entendimiento del problema o de la actividad. TECSUP-PFR Química 5 BIBLIOGRAFÍA • Arena, S. Hein, M. (2010) Fundamentos de química. Onceava edición Thompson. México. • Whitten, K; Davis, R.; Peck,L; Stanley, G. (2008). Química General. Octava Edición. Editorial Cengage Learning (540 W78). • Carey, J. (2011). Química General. Décima edición Pearson. España. • Chang, Raymond (2010). Química.10ª Edicion México D.F.: McGraw-Hill (540/CH19) • Phillips,JStrozak,VWistrom,Ch. (2007). Química. Conceptos y Aplicaciones. Segunda Edición .Mc Graw Hill. (540 PH51). • Reboiras, M.D. 2006 .Química. La ciencia Básica Ed Thomson. (540 R32). • Materton, W; Hurley,C.N. 2004. Química. Principios y reacciones. Carta Edición. Editorial Thomson (540 M27.) • Müller, G.; Llano, M. y García, H. (2008) Laboratorio de química general. Reverté. México. • Spencer, J. ;Boidner,G .Richard,L. (2000). Química Estructura y Dinámica. Cecsa. Primera edición.( 540 574.) • Brown,T LeWay,E Bursten,B. Química. La ciencia central.7ª Ed .Prentice Hall. (540 B84). • Silberberg, M. (2002). Química General .Mc Grow Hill. (540 S55). • Malone, Leo (1992) Introducción a la química. México D.F.: Limusa (540/M19). • Ebbing, Darrell (1997) Química General. México D.F.: McGraw-Hill. (540/E11). • Gillespie, Ronald (1989) Chemistry. Boston: Allyn and Bacon (540/G39). TECSUP-PFR Química 6 LAS PRÁCTICAS EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA OBLIGATORIO: 1.PREPARAR EN CASA Y TRAER DESARROLLADO EL FORMATO DE “PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO” LEA DETENIDAMENTE:Se realizará un control de lectura el primer día de laboratorio. Realizamos prácticas en los laboratorios de química porque la Química es una ciencia experimental, que se fundamenta en los principios y leyes derivadas de experiencias que son demostrables. Nuestra vida está inmersa en una serie de procesos químicos naturales así como producto del trabajo industrial y su impacto ambiental. El objetivo de la realización de una práctica de laboratorio no sólo es que usted observe o confirme una ley o una reacción tratada en las horas de teoría. El hecho de que siga un procedimiento como cumplir una receta puede que lo aleje de los objetivos de nuestra experimentación química. Usted realizará prácticas de laboratorio con los siguientes objetivos: 1. Identificar un problema y el tema de química al que pertenece. 2. Plantear estrategias para que lo que indica su procedimiento sea realizable con toda la seguridad que cada caso requiera. 3. Formular hipótesis y contrastarlas con los resultados experimentales. 4. Buscar apoyo en los libros de referencia para mejorar sus conclusiones. 5. Adquirir destreza en el trabajo químico experimental y el manejo de ecuaciones y relaciones matemáticas. 6. Relacionar el principio estudiado a los procesos de la vida diaria. Lo que NO DEBE HACER pues lo aleja del proceso de aprendizaje: 1. Intentar entrar al laboratorio sin anteojos protectores o guantes. 2. Intentar entrar al laboratorio pasado los minutos de tolerancia y sin el informe en mano. 3. Intentar entrar al laboratorio con apariencia desaliñada, pues si a usted no le importa su persona menos le importará el trabajo experimental y sus métodos y seguridad. 4. No traer sus útiles de escritorio (libreta de apuntes, lápiz, lapicero, borrador, regla, tijeras). 5. Ingresar sin saber que laboratorio va a realizar y sin haberlo leído completamente. 6. No estar preparado para el control de lectura o TEST que se aplicará al inicio del laboratorio. 7. Copiar y pegar del Internet en un informe. 8. Comprar informes (parcial o totalmente) ya hechos y cambiar los datos de carátula. 9. Dividir el trabajo de laboratorio (en mesa o del informe) en partes para repartirlo entre integrantes del grupo. TECSUP-PFR Química 7 INTRODUCCIÓN LA SEGURIDAD EN LABORATORIO DE QUIMICA Para asegurar que usted no tenga ningún contratiempo o accidente que ponga en peligro su integridad física o la de las personas que lo rodean y conservar el medio ambiente se deben respetar y cumplir las normas de seguridad de laboratorio químico desde el momento que ingresa al laboratorio. REGLAS BÁSICAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD EN LABORATORIO 1.- Acerca de las medidas de seguridad: Éstas son un conjunto de medidas preventivas destinadas a proteger la vida y la salud de los participantes frente a los riesgos derivados de su actividad en el laboratorio, así como para evitar accidentes y contaminaciones tanto al interior de las instalaciones de Tecsup, como hacia el exterior. El elemento clave es la actitud proactiva hacia la seguridad y la información que permita reconocer y combatir los riesgos presentes en el laboratorio. Será fundamental la realización meticulosa de cada técnica, pues ninguna medida, ni siquiera un equipo excelente puede sustituir el orden y el cuidado con que se trabaja. 2.- Medidas de Seguridad que deberán respetarse al realizar las experiencias de Laboratorio: 1. Se deberá conocer la ubicación de los elementos de seguridad tales como: extintores portátiles, salidas de emergencia, lavaojos, duchas de emergencia, recipientes con arena, ropa resistente a químicos, equipos de protección personal, etc. 2. No está permitido comer, beber, fumar o maquillarse. 3. No se guardarán alimentos en el laboratorio, mucho menos en los equipos de refrigeración, los cuales generalmente contienen o han contenido sustancias químicas. 4. Antes de ingresar al laboratorio se deberá vestir de forma apropiada y llevar el equipo de protección personal llamado EPP (anteojos de seguridad, guantes de jebe, guardapolvo preferentemente de algodón y de mangas largas, zapatos cerrados, evitando el uso de accesorios colgantes) en el caso de las damas el cabello deberá estar recogido. 5. Para proteger los ojos y la cara de salpicaduras o impactos se utilizarán anteojos de seguridad, viseras o pantallas. Cuando se manipulen productos químicos que emitan vapores o puedan provocar proyecciones, se evitará el uso de lentes de contacto. TECSUP-PFR Química 8 6. Se deberán utilizar guantes apropiados para evitar el contacto con sustancias químicas. Toda persona cuyos guantes se encuentren contaminados no deberá tocar objetos, ni superficies, tales como: teléfonos, lapiceros, manijas de cajones o puertas, cuadernos, etc. 7. Se requerirá el uso de mascarillas descartables cuando exista riesgo de producción de aerosoles (mezcla de partículas en medio líquido) o polvos, durante operaciones de pesada de sustancias tóxicas, apertura de recipientes, etc. 8. Es imprescindible mantener el orden y la limpieza. Cada persona es responsable directa de la zona que le ha sido asignada y de todos los lugares comunes. 9. No se deben bloquear las rutas de escape o pasillos con equipos, máquinas u otros elementos que entorpezcan la correcta circulación. 10. Todo material corrosivo, tóxico, inflamable, oxidante, radiactivo, explosivo o nocivo (ver etiquetas del producto y Anexo 1) deberá estar adecuadamente etiquetado y manejado en la campana extractora. 11. No se permitirá pipetear con la boca. 12. No se permitirá correr en los laboratorios ni hacer bromas pesadas. 13. Las prácticas que produzcan gases, vapores, humos o partículas, aquellas que pueden ser riesgosas por inhalación deben llevarse a cabo en la campana extractora. 14. Se deberá verificar la ausencia de vapores inflamables antes de encender una fuente de ignición. No se operará con materiales inflamables o solventes sobre llama directa o cerca de las mismas. Para calentamiento, sólo se utilizarán resistencias eléctricas o planchas calefactoras blindadas. Se prestará especial atención al punto de inflamación y de auto ignición del producto (ver MSDS). 15. Nunca mezcle sustancias que no conoce, no realice “experimentos” no autorizados o programados. 16. Cuando sea necesario manipular grandes cantidades de materiales inflamables (más de 5 litros) deberá tenerse a mano un extintor apropiado (fuego tipo B) 17. No almacene sobre las mesas sustancias corrosivas, hágalo en estantes o bajo mesas y en caso de ácidos o álcalis concentrados (mayor de 2N) deben ser mantenidas dentro de lo posible en bandejas de material adecuado. 18. Al almacenar sustancias químicas considere que hay cierto número de ellas que son incompatibles es decir que al almacenarlas juntas pueden dar lugar a reacciones peligrosas. Ante dudas consultar al profesor. 19. Está prohibido descartar líquidos inflamables o tóxicos o corrosivos a los desagües, sanitarios o recipientes comunes para residuos. En cada caso se deberán seguir los procedimientos establecidos para la gestión de residuos. TECSUP-PFR Química 9 20. Todo recipiente que hubiera contenido material inflamable, y deba ser descartado será vaciado totalmente, escurrido, enjuagado con un solvente apropiado y luego con agua varias veces. 21. El material de vidrio roto no se depositará con los residuos comunes. Será conveniente ubicarlo en cajas resistentes, envuelto en papel y dentro de bolsas plásticas. El que sea susceptible de reparar se entregará limpio al taller. 22. No se permitirán instalaciones eléctricas precarias o provisionales. Se dará aviso inmediato al profesor en caso de filtraciones o goteras que puedan afectar las instalaciones o equipos y puedan provocar incendios por cortocircuitos. 23. Se informará al profesor, cuando se necesiten dejar equipos funcionando en ausencia del personal del laboratorio. 24. Los cilindros de gases comprimidos y licuados deben asegurarse en posición vertical con correas o cadenas a la pared y en sitios de poca circulación, protegidos de la humedad y fuentes de calor, de ser posible en el exterior. 25. Las manos deben lavarse cuidadosamente después de cualquier manipulación de laboratorio y antes de retirarse del mismo. 26. Verificar que el laboratorio cuente con un botiquín de primeros auxilios con elementos indispensables para atender casos de emergencia. PLANES DE CONTINGENCIA a) Emergencias médicas Si durante la realización de las experiencias de laboratorio ocurren accidentes que produzcan: cortes o abrasiones, quemaduras o ingestión accidental de algún producto químico, tóxico o peligroso, se deberá: 1. Pedir ayuda y dar la voz de alarma. 2. Proveer los primeros auxilios al accidentado únicamente si se conocen las técnicas y si se ha sido entrenado para ello. 3. Contacte al Servicio Médico (Tópico de Tecsup) 4. Avise al Jefe del Departamento (Sala 1 del pabellón de Química), quien solicitará asistencia debida, para que se envíe personal del Dpto. de Mantenimiento (Brigada) o Seguridad y Control, según corresponda. b) Incendio: 1. Mantenga la calma y de la voz de alarma. 2. Si el fuego es pequeño y sabe utilizar un extintor, úselo. Si el fuego es de consideración, no se arriesgue. 3. Si debe evacuar el sector apague los equipos eléctricos y cierre las llaves de gas si le es posible. 4. Evacue la zona por la ruta asignada. No corra, camine rápido, cerrando a su paso la mayor cantidad de puertas (siempre y cuando todos hayan salido), no lleve consigo objetos, pueden entorpecer su salida. TECSUP-PFR Química 10 5. Avise al Jefe del Departamento (Sala 1 del pabellón de Química), quien solicitará asistencia debida, para que se envíe personal del Dpto. de Mantenimiento (Brigada) o Seguridad y Control, según corresponda. 6. Si usted evacuó el laboratorio por ninguna causa vuelva a entrar. Deje que los especialistas se encarguen. d) Derrame de producto químico: 1. Mantenga la calma y avise a las personas que se encuentren en las áreas cercanas acerca del derrame. 2. Atender a cualquier persona que pueda haber sido afectada siempre y cuando usted no se ponga en riesgo. 3. Evacuar a toda persona no esencial del área del derrame. 4. Si el derrame es de material inflamable, apagar las fuentes de ignición, y las fuentes de calor. 5. Evite respirar los vapores del material derramado, si es necesario utilizar una máscara respiratoria con filtros apropiados al tipo de derrame. 6. En lo posible confinar o contener el derrame, evitando que se extienda. 7. Ventilar la zona. 8. Si es un derrame grande avise al Jefe del Departamento (Sala 1 del pabellón de Química), quien solicitará asistencia debida, para que se envíe personal del Dpto. de Mantenimiento (Brigada) o Seguridad y Control, según corresponda. 9. Evacue el laboratorio y no vuelva a ingresar hasta que el área haya sido declarada segura. SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE RIESGO La clase de riesgo de materiales peligrosos está indicada tanto por su número de clase (o división) o por nombre.Las placas se utilizan para identificar la clase o división del material. El número de clase de riesgo o división seencuentra en el vértice inferior de la placa, y es requerido tanto para el riesgo primario como el secundario, si esaplicable. Para otros, ya sean de la Clase 7 o el cartel de OXIGENO, el texto que indique un riesgo (por ejemplo,“CORROSIVO”) no es requerido. El texto es utilizado solamente en los Estados Unidos. Clase 1 – Explosivos División 1.1 Explosivos con un peligro de explosión en masa División 1.2 Explosivos con un riesgo de proyección División 1.3 Explosivos con riesgo de fuego predominante División 1.4 Explosivos con un riesgo de explosión no significativo División 1.5 Explosivos muy insensibles; explosivos con peligro de explosión en masa División 1.6 Artículos extremadamente insensibles Clase 2 – Gases División 2.1 Gases inflamables División 2.2 Gases no-inflamables, no tóxicos* División 2.3 Gases tóxicos* Clase 3 - Líquidos inflamables [y líquidos combustibles (Estados Unidos)] TECSUP-PFR Química 11 Clase 4 - Sólidos inflamables; Materiales espontáneamente combustibles; y Materiales peligrososcuando se humedecen / Sustancias Reactivas con el Agua. División 4.1 Sólidos inflamables División 4.2 Materiales espontáneamente combustibles División 4.3 Sustancias reactivas con el agua / Materiales peligrosos cuando se Humedecen Clase 5 - Sustancias Oxidantes y Peróxidos orgánicos División 5.1 Sustancias oxidantes División 5.2 Peróxidos orgánicos Clase 6 - Sustancias Tóxicas* y Sustancias infecciosas División 6.1 Sustancias tóxicas* División 6.2 Sustancias infecciosas Clase 7 - Materiales radiactivos Clase 8 - Sustancias corrosivos Clase 9 - Materiales, Sustancias y Productos peligrosos misceláneos * Las palabras “veneno” o “venenoso” son sinónimos con la palabra “tóxico”. ANEXO 1: SIMBOLOGIA DE RIESGOS TECSUP-PFR Química 12 MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO A cada grupo de laboratorio se le ha asignado un grupo de cajones en disposición vertical el mismo que contiene material de uso común y básico. En el transcurso de la sesión de laboratorio usted irá identificándolos. Entre los materiales que manejará frecuentemente están los que figuran en la siguiente tabla. Coloque un check si está ubicado y reconocido el material. Material químico Tipo de material Reconocido Tubos de ensayo de 16 x 180 Cápsula de porcelana Placas Petri o de cristalización Piceta Bagueta Luna o vidrio de reloj Tubo en U Pinza para tubos de ensayo Aro galvanizado Nuez Triángulo Pinza de dos puntas Tenaza de dos puntas Rejilla con asbesto o con cerámica Vasos Espátula Probeta Matraz Embudo Matraz Fiola o Matraz aforado Mechero de Bunsen Gradilla para tubos de ensayo Trípode Otros: TECSUP-PFR Química 13 TECSUP-PFR Química 14 Laboratorio 1 OPERACIONES COMUNES TECSUP-PFR Química 15 PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 1 Nombre:……………………………………………………………………Código:…..….………… Lea detenidamente el Laboratorio 1 y complete el siguiente formato: 1. a. ¿Qué acciones vamos a ejecutar en el Laboratorio 1? …………….…………………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………….. b. ¿Cuál de las técnicas de uso común en el laboratorio se utilizarán en el laboratorio 1? …………….…………………………………………………………………………………………….…… …………….…………………………………………………………………………………………….…… 2. ¿Cree usted que deberá tener algún tipo de cuidado o protección para realizar alguno de los experimentos? 3. Investiga qué es un diagrama de flujo y diseña un diagrama de flujo que indique cuáles son los pasos para determinar el punto de ebullición del agua y para encender un Mechero Bunsen. TECSUP-PFR Química 16 4. Investiga:Fórmula del gas Propano:……………………………. Fórmula del gas Metano:……………………………… Reacción Completa de Combustión del Propano: Reacción Incompleta de Combustión del Propano: 5. Investiga:De los dos tipos de llama de Bunsen: ¿Cuál es la más caliente?:………………………………………………………………………. Hasta que temperatura puede llegar?:…………………………………………………… ¿Por qué la llama luminosa es tan amarilla? 6. ¿Qué métodos usará para la determinación de la densidad? 7. ¿A qué metales se le determinará la densidad? 8. ¿En qué unidades se expresará la densidad? 9. Defina punto de ebullición 10. ¿Por qué las sustancias presentan diferente punto de ebullición? 11. Investigue: ¿A qué temperatura hierve el agua?:………………………………….. 12. El hidrógeno gaseoso (H 2 ) tiene una densidad de 0,0899 g/L a 0 o C y el cloro gaseoso (Cl 2 ) tiene una densidad de 3,214 g/L a la misma temperatura. ¿Cuántos litros de cada uno se necesitarían si se requieren 2,016 g de hidrógeno y 71 g de cloro? TECSUP-PFR Química 17 13. ¿Cuál es la densidad del plomo (g/cm 3 ) si una barra rectangular mide 0,50 cm de altura y 1,55 cm de ancho, y un tramo de 25,00 cm de largo tiene una masa de 220,9 g? 14. ¿Cuál es la densidad del metal litio (g/cm 3 ) si un alambre cilíndrico, con diámetro de 2,40 mm y longitud de 15,0 cm, tiene una masa de 0,3624 g? 15. Cuando se colocó un trozo irregular de silicio, que pesa 8,763 g, en una probeta que graduada que contiene 25 mL de agua, el nivel de esta subió a 28,76 mL. ¿Cuál es la densidad del silicio en g/cm 3 ? LECTURA: Principios para un manejo responsable de las sustancias químicas La industria química ha tenido un papel muy importante en la producción de textiles, alimentos, medicamentos, electrodomésticos, materiales para la construcción, combustibles, etc. Pero, en menos o mayor grado, estos procesos de producción han liberado sustancias perjudiciales para el ambiente y la salud humana. Por estas razones, frente a la falta de estudios que aseguren la inocuidad de un producto químico, la ONU promueve desde 1992 los principios que ayudan a lograr un ambiente libre de sustancias tóxicas, denominadas en general los “principios de prevención” cuyo fin es tratar al máximo que se eviten daños a los seres vivos y al ambiente. La política general de estos principios es que, donde haya peligro de daño grave e irreversible por el uso de una sustancia, la falta de plena certeza científica no debe ser utilizada como excusa para retrasar la adopción de medidas costo-efectivas que prevengan la degradación ambiental. En muchos países se prohibió el uso de compuestos clorofluorocarbonados en desodorantes, refrigerantes y otros productos por ser sustancias agotadoras de la capa de ozono (SAO). Esto se hizo años antes de tener conclusiones científicas determinantes de su responsabilidad y así se ha evitado la producción de otras sustancias que tienen algún riesgo de toxicidad. Otro aspecto importante en el uso seguro de sustancias químicas es el llamado “Principio de sustitución” orientado a sustituir las sustancias potencialmente peligrosas por otras más seguras, lo antes posible. El tercer principio, conocido como “El que contamina paga”, es un factor coadyuvante en el que la industria o personas que causen daño ambiental deben pagar por las consecuencias. Estos principios tienen el TECSUP-PFR Química 18 objetivo de promover compromisos personales y sociales más conscientes y participativos para sustituir las sustancias peligrosas y utilizar aquellas que sean lo más seguras posibles. Desafortunadamente, cuando no se tienen en cuenta, las personas o el ambiente sufren las consecuencias. Diferentes instituciones alrededor del mundo tienen información disponible para la sociedad civil acerca de la producción, uso y efectos de las sustancias químicas. Algunas de ellas son la Secretaría Química Internacional y la OMS. Reflexión: ¿Cuál de los “Principios de prevención” mencionados en la lectura tienen mayor importancia en su vida personal y en la vida laboral? TECSUP-PFR Química 19 LABORATORIO 1 OPERACIONES COMUNES I. OBJETIVOS • Evaluar el buen estado y funcionamiento del mechero bunsen. • Aplicar técnicas u operaciones básicas de laboratorio. • Medir la densidad de un metal. II. FUNDAMENTOS Entre estas operaciones comunes que se emplean en el laboratorio químico podemos describir las siguientes, sobre las cuales iremos experimentando a través de las diferentes sesiones de laboratorio: a. Calentamiento b. Evaporación c. Filtración y lavado d. Decantación e. Desecación de muestras f. Mediciones de masa g. Mediciones de volumen a. Calentamiento: MECHERO BUNSEN El mechero Bunsen es un dispositivo de laboratorio usado para calentar o dar energía a reacciones químicas de naturaleza endotérmica. El mechero Bunsen consta de tres partes: a. La boquilla de entrada de gases, que está regulada por una válvula de apertura y cierre. b. La entrada de aire (anillo regulador de aire desplazable). c. El tubo o vástago donde se mezcla el gas inflamable (gas licuado de petróleo) y aire. La llama del Mechero de Bunsen La llama es el resultado de la combinación de gases a altas temperaturas. La llama es una manifestación visible del fuego y es el resultado del calentamiento hasta la incandescencia de Figura 1: Mechero de Bunsen pequeñas partículas de materia. Clases de Llama del Mechero Bunsen: a. Llama Luminosa, es la llama producto de una combustión incompleta de hidrocarburo; esto ocurre cuando la entrada de aire está totalmente cerrada; es amarilla brillante. Esta es la llama de “difusión” en la que el aire procede enteramente del exterior, de la atmósfera yhay presencia de partículas de carbón sometidas a altas temperaturas. b. Llama No luminosa, es azulada y más caliente; es la que se produce con la entrada de aire bien abierta permitiendo la combustión completa del gas; esta llama brinda un calentamiento a TECSUP-PFR Química 20 más altas temperaturas con respecto a la llama luminosa. En la llama no luminosa el color amarillo brillante de la llama luminosa desaparece. En la llama no luminosa (la más caliente), podemos notar tres zonas: i. Zona fría de color oscuro, es la región más interna donde hay gas frió sin quemar. Si se coloca la cabeza de un fósforo en esta zona, este no se prenderá. Presenta una combustión parcial donde no hay equilibrio térmico y se calienta por conducción y radiación de la zona más caliente que está sobre ella. ii. Cono interno o zona interconal, que envuelve a la zona oscura y tiene forma de cono de color verde azulado brillante, de un espesor menor a 1mm. Es la zona más caliente de la llama. En esta delgada zona, el combustible reacciona con el aire premezclado, sin embargo la cantidad de aire premezclado es insuficiente para producir una combustión completa. El gas que sale de la zona de reacción sirve todavía como combustible; en esta zona se realiza la reacción de combustión inicial incompleta por lo que contiene monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H 2 ), pero nada del gas combustible original. iii. Cono externo, que recubre al cono interno con una llama de difusión de color violeta azulado; en esta zona, el CO que viene del cono interno puede reaccionar con más oxígeno dando anhídrido carbónico (CO 2 ) y agua (H 2 O). El oxígeno adicional necesario, para la combustión de los gases procedentes del cono interno, lo suministra el aire procedente de la atmósfera. Por consiguiente la reacción de combustión es completa. La región del cono externo es una zona de combustión secundaria en la que los productos parcialmente oxidados como el CO pueden completar su combustión. Esta región se enfría por el aire que la rodea. III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Experimento No 1:Encendido del mechero Bunsen y pruebas de combustión: (SEGURIDAD: PARA TRABAJAR CON EL MECHERO NUNCA USE GUANTES DE JEBE. Cerca del mechero debe colocar la loseta blanca para colocar las pinzas o vasos calientes; nunca sobre la mesa directamente). 1. Identifique la línea general que abastece de gas al laboratorio. Verifique que todas las llaves estén cerradas. 2. Revise las partes del Mechero, observe la manguera y verifique que este bien sujeta al mechero; luego proceda a conectarlo a la salida de gas de su mesa. 3. El profesor abrirá la llave general de gas. 4. Cierre el anillo regulador de entrada de aire del mechero. 5. Encienda el fosforo, colóquelo sobre el borde del vástago y abra la llave de gas de su mesa. 6. Regulando la entrada de aire del mechero observe los tipos de llama: luminosa y no luminosa. Experimento 2: Estudio de la llama 1. Con una pinza coja una cápsula de porcelana y caliéntela directamente conla llama luminosa del mechero observe la formación de un sólido negro. ¿Qué sustancia es? 2. Siga calentando pero ahora abra las ventanas del mechero y logre una llama no luminosa. Observe la desaparición del sólido negro. ¿Qué es lo que ocurre? 3. Coloque de manera vertical una tarjeta en la llama no luminosa durante unos segundos y retírela antes de que empiece a quemarse. Observe. 4. Repita el paso anterior, pero ésta vez con la llama luminosa. TECSUP-PFR Química 21 5. Introduzca un alambre de nicromo en diferentes partes de la llama y observe cuál es la zona más caliente. El alambre debe tener en el extremo un corcho donde usted pueda tocarle y no quemarse. COLOR DE LA INCANDESCENCIA DEL ALAMBRE DE NICROMO Experimento 3:Determinación de la Densidad de un material I. Determinación de la densidad por el método geométrico a. Determine la masa del material que le entregará su profesor; para ello usted debe pesarlo en una balanza. Apunte el peso (que es la masa del material) en su libreta de apuntes según la tabla 1. b. Mida las dimensiones del material para calcular el volumen: • Si es como una caja (paralelepípedo): mida el largo y ancho de la base así como la altura. El volumen es igual al área de la base por la altura: V = Largo x Ancho x Altura • Si el objeto es cilíndrico V = π r 2 h, siendo r el radio y h la altura o • Si el objeto es esférico debe medir el radio r siendo el volumen: V = 4/3 π r 3 c. Luego evalúela Densidad (D) del material con su ecuación: D = volumen masa Tabla 1 Datos para determinar la densidad por el método geométrico Dimensiones Forma cilíndrica paralelepípedo Sólido ws (g) r (cm) h (cm) a (cm) b (cm) c (cm) V (cm 3 ) Fe Cu Al Pb Bronce 500- 700ºC 700- 900ºC 900-1300ºC 1300-1500ºC 1500ºC rojo oscuro rojo naranja naranja blanco naranja blanco Para tener una idea de las temperaturas que alcanza las diversas partes de la llama del mechero, se introduce en las diversas zonas y en el borde de la misma el extremo de un alambre de "nicromo". Observando el color que tiene cuando se pone incandescente, puede hacerse un esquema aproximado de las distintas temperaturas que se dan en las llamas del mechero de laboratorio. TECSUP-PFR Química 22 II. Determinación de la densidad por el método de la probeta. a. Determine la masa del material que le entregará su profesor; para ello usted debe pesarlo en una balanza. Apunte el peso (que es la masa del material) en su libreta de apuntes según la tabla 2. b. Sumerja el material con cuidado y completamente en una probeta que contenga un volumen exacto de agua (V o ). Luego lea el volumen final (V f ). El volumen del sólido corresponde a la diferencia: V = V = V f - V o Figura 2: Método de la probeta Tabla 2. Datos para determinar la densidad por el método de la probeta Sólido Vo(cm 3 ) Vf (cm 3 ) V = V (cm 3 ) Fe Cu Al Pb Bronce c. Con los datos obtenidos en su laboratorio, calcule la densidad de cada uno de los materiales que les han asignado. Figura 3: Forma de observar la probeta TECSUP-PFR Química 23 Experimento 4: 1. Determinación de la temperatura con sensor de temperatura y/o Termómetro de Mercurio (Hg): a. Coloque 200 mL de agua de caño en un vaso de 300 mL y mida su temperatura inicial (t o ) con un termómetro y con un sensor de temperatura. b. Ponga a calentar el agua a la llama de un mechero de Bunsen usando un trípode y una rejilla de asbesto o de cerámica (ver figura 4). c. Mida la temperatura cada 5 minutos hasta que hierva, con un termómetro y con un sensor de temperatura. d. ¿A qué temperatura hirvió el agua en su experimento? e. ¿Por qué hay diferencia entre la temperatura de ebullición del agua a nivel del mar y el resultado en su experimento? Figura 4: Calentamiento de agua t o t2 min t4 min t6 min t de ebullición 2 min después de ebullición TECSUP-PFR Química 24 IV. CUESTIONARIO: 1. Ahora usted conoce el laboratorio, sus instalaciones de gas y algunas de sus instalaciones para brindarle seguridad y remediar accidentes; Indique por lo menos 05 (cinco) situaciones que pondrían en riesgo un buen uso del mechero de Bunsen. 2. La aspirina tiene una densidad de 1,40 g/cm 3 . ¿Cuál es el volumen (en cm 3 y en mL) de una tableta de aspirina que pesa 125 mg? 3. La vinagreta para ensaladas consiste principalmente en aceite y vinagre. La densidad del aceite de olivo es de 0,918 g/mL, la densidad del vinagre es de 1,006 g/mL y los dos no se mezclan. Si cierta mezcla de aceite de olivo y vinagre tiene una masa total de 397,8 g y un volumen de 422,8 cm 3 , ¿cuál es el volumen del aceite y cuál es el del vinagre en la mezcla? 4. Imagine que coloca un corcho que mide 1,30 cm x 5,50 cm x 3,00 cm en un recipiente con agua y arriba del corcho pone un pequeño cubo de plomo que mide 1,15 cm en cada arista. La densidad del corcho es de 0,235 g/cm 3 y la del plomo es de 11,35 g/cm 3 . ¿Flotará o se hundirá la combinación del corcho con el plomo? 5. Una muestra de 125 mL de agua a 293,2 K se calienta durante 8 minutos y 25 s, de manera que hay un incremento constante de temperatura de 3,0 o F/min. ¿Cuál es la temperatura final del agua en o C? 6. De la siguiente relación indique cuál es un compuesto químico: a. Aguarraz. b. Thinner. c. Sacarosa. d. Aleación. e. Limonada. 7. De la siguiente relación cuál es una sustancia: a. Gaseosa. b. Bronce. c. Agua de mar. d. Diamante. e. Margarina. 8. Identifique el tipo de materia, señalando si son sustancias (S) o mezclas (M) para los siguientes ejemplos: a. Acero ( ) b. Acetileno ( ) c. Latón ( ) d. Éter ( ) e. Pisco ( ) 9. Señale el número de compuestos y mezclas de la siguiente lista: Detergentes, aire, bromo, azúcar, agua regia, vodka, plata, gasolina a. 2 – 4 b. 3 – 5 c. 2 – 3 d. 4 – 6 e. 3 – 4 10. Identifique la relación incorrecta: a. Latón : mezcla b. Diamante : elemento c. NH3 : compuesto d. Etanol : sustancia e. Anilina : solución TECSUP-PFR Química 25 11. Con respecto a los ejemplos indique lo incorrecto: a. Acero : Solución b. Petróleo : mezcla homogénea c. CaO : sustancia compuesta d. Agua destilada : combinación e. Acetona : mezcla 12. Indique las sustancias simples: i. Ácido fosfórixo ii. Cobre iii. Agua oxigenada iv. Grafito v. Hielo seco a. I – II B. I – V C. II – V D. III – V E. I - IV 13. Es fenómeno químico: a. Licuación del propano b. Preparar una limonada c. Obtención de jabones d. Calentar alcohol e. Forjar un metal 14. Indique como fenómeno físico “F” o fenómeno químico “Q”, los siguientes casos y marque la respuesta correcta: i. Formación del granizo ii. Crecimiento de las plantas iii. Respiración de los seres vivos iv. Fermentación de la chicha v. Lluvia ácida A. FQQQQ B. FFQQQ C. QQQQQ D. QFQFQ E. FFQQF 15. Es un fenómeno físico: a. Putrefacción de alimentos b. Pérdida del brillo metálico del oro c. Condensación del vapor d. Saponificación e. Digestión de alimentos 16. Cuántas fases, componentes y constituyentes existen en un sistema formado por una mezcla de agua, alcohol y latón: a. 2; 3; 5 b. 3; 2; 4 c. 2; 3; 2 d. 2; 3; 4 e. 3; 4; 5 17. Determinar la cantidad de protones, electrones y neutrones respectivamente, de un átomo de fósforo cuya masa atómica es 31 y su número atómico 15. Además su carga eléctrica es +3. a. 15; 15; 16 b. 12; 15; 15 c. 15; 15; 15 d. 12; 15; 16 e. 15; 12; 16 18. Entre los siguientes iones. ¿Cuál tiene mayor número de electrones? a. Cl -1 b. 12 Mg +2 TECSUP-PFR Química 26 c. Al + d. 18 Ar e. Ca 19. Calcular el número de neutrones que posee un elemento: X + E x 40 a. 60 b. 80 c. 40 d. 20 e. 30 20. ¿Cuántos electrones tiene E Z 99 -3 si su cantidad e partículas neutras es 30? a. 52 b. 61 c. 83 d. 72 e. 64 21. Si en un átomo neutro la suma de sus números atómicos y de masa es 68. Si su carga nuclear es 17. Hallar el número de neutrones. a. 34 b. 38 c. 35 d. 39 e. 40 22. El número de masa y el número de electrones de un catión divalente están en la relación de 22 a 9. Si el número de protones es 4 unidades menos al número de neutrones. Determine la carga nuclear de dicho átomo. a. 18 b. 20 c. 22 d. 24 e. 26 23. Un elemento químico posee cuatro isótopos donde la suma de sus masas atómicas es 320 y el promedio aritmético de los neutrones es 20. Determina el número de electrones y la posición en la Tabla Periódica respectivamente, para uno de los isótopos que es anión trivalente. 24. El ión X 2- presenta 18 electrones, determinar el número atómico del átomo neutro Y - , si el ión Y es isoelectrónico con el ion X 3+ 25. Un átomo tiene número atómico igual a 25 y es isoelectrónico con X -8 de número de masa 63. Calcular el número e neutrones de “X”. 26. Efectuar la distribución electrónica en niveles del elemento Bromo (Z = 35) 27. Realiza la distribución electrónica simplificada del elemento cromo (Z = 24) 28. Halla los electrones de valencia de un átomo si su número de masa es 80 y la relación existente entre su número de masa y su número de neutrones es 16 a 9. 29. Si un átomo presenta la siguiente configuración: [Ar]4s 1 y además posee 20 neutrones. Hallar su número de masa. 30. Los números de masa de dos isótopos suman 100 y la suma de sus neutrones es el triple de la cantidad de protones. Cuántos orbitales tipo “p” apareados tiene uno de los isótopos de carga -3. 31. La configuración electrónica de un átomo termina en 3d 7 y posee 32 neutrones. Determina su número de masa. 32. Un ión tripositivo +3 presenta 16 orbitales apareados. ¿Qué número atómico posee? TECSUP-PFR Química 27 33. Determinar la cantidad de electrones que posee un catión trivalente, si su átomo neutro tiene 12 orbitales llenos. TECSUP-PFR Química 28 Laboratorio 2 “SEPARACIÓN DE MEZCLAS” TECSUP-PFR Química 29 PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 2 Nombre:……………………………………………………………………Código:…..….………… Lea detenidamente el Laboratorio 2 y complete el siguiente formato: 1. ¿Qué es lo que usted va a hacer específicamente en este laboratorio? (Objetivo) ………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………. 2. Mencione el tema o fundamento químico que involucra el experimento que usted va a realizar. (Fundamento) ………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………. 3. En el laboratorio 1 usted ha experimentado con operaciones comunes de laboratorio como Calentamiento, Medición de masa y Medición de Volumen. ¿Qué operaciones comunes empleará en el Laboratorio 2? (Procedimiento Experimental) …………….…………………………………………………………………………………………………. …………….…………………………………………………………………………………………….…… …………….…………………………………………………………………………………………….…… …………….…………………………………………………………………………………………………. 4. Realice un diagrama de flujo que permita observar de manera clara las partes del procedimiento experimental. TECSUP-PFR Química 30 5. ¿Cuál de los siguientes compuestos disuelve en agua: a. CaCO 3 b. NaCl c. SiO 2 6. ¿Cuál es el (los) nombre (s) común (es) o comercial de los siguientes compuestos? a. CaCO 3 ……………………………………………………………………………………….. b. NaCl ……………………………………………………………………………………….. c. SiO 2 ...…………………………………………………………………………………….. d. HCl ……………………………………………………………………………………….. e. H 2 O ……………………………………………………………………………………….. 7. ¿Cuál es la nomenclatura química para los siguientes compuestos? a. CaCO 3 ……………………………………………………………………………………….. b. NaCl ……………………………………………………………………………………….. c. SiO 2 ...…………………………………………………………………………………….. d. HCl ……………………………………………………………………………………….. e. H 2 O ……………………………………………………………………………………….. 8. Si Ud. tiene los siguientes casos ¿cómo separaría los componentes? a. Aceite de motor lleno de partículas de bronce. b. El suero (líquido) de los sólidos en la leche vacuna. c. Los componentes del petróleo d. La arena del oro en polvo 9. ¿Cómo se separan los componentes de una amalgama oro - mercurio? 10. Indique en la siguiente relación si la mezcla es homogénea (HO) o si la mezcla es heterogénea (HE): a. Agua turbia ( ) b. Concreto ( ) c. Pintura para muros ( ) d. Bebida gaseosa ( ) e. Oro de 18 quilates ( ) f. Vidrio para ventanas ( ) g. Jugo de tomate ( ) h. Aire licuado ( ) i. Aire ( ) j. Agua oxigenada ( ) 11. Se tiene una 5 gramos de mezcla que contiene CaCO 3 , NaCl y SiO 2 . Para separarla en sus componentes se la agrego agua y luego filtró (papel de filtro = 1 g) obteniéndose 12 mL de solución. De esta solución, se colocó el 40 % en una cápsula de porcelana para evaporación obteniéndose 1,5 g de un sólido. Al sólido que quedó en el papel de filtro se le agregó suficiente HCl para separar otro componente de la mezcla. Luego se procedió a enjuagar con agua al papel de filtro que contiene al tercer componente. Luego se llevó a la estufa hasta que secó el papel y su contenido. El papel de filtro y su contenido seco pesaron 1,8 g. TECSUP-PFR Química 31 Calcule el porcentaje en peso de cada uno de los tres componentes de la mezcla. 12. Investigue y escriba la reacción química balanceada entre el CaCO 3 y el HCl. LABORATORIO 2 Separación de Mezclas I. OBJETIVOS: • Mostrar algunas técnicas de separación de los componentes de una mezcla. II. FUNDAMENTOS Una mezcla es una combinación física de dos o mas 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: Mezclasheterogéneas 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. 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. TECSUP-PFR Química 32 En el laboratorio generalmente se requiere separar los componentes de una mezcla, bien sea para determinar su composición o para purificar los componentes y usarlas en reacciones posteriores. Las técnicas a utilizar dependen del estado general de la mezcla (sólida, líquida o gaseosa) y de las propiedades físicas de los componentes. La evaporación es una técnica que nos permite recuperar una sustancia sólida que está disuelta en un solvente. Puede realizarse directamente calentando una solución con el mechero, lo que proporciona un calentamiento fuerte y rápido; o en una plancha eléctrica o al Bañomaría para que el calentamiento sea suave en el caso de tener un solvente orgánico como el alcohol y evitar que se prenda. La filtración es una técnica común de laboratorio pero importante; consiste en separar un sólido que se encuentra como partículas sólidas o precipitadas en una solución, reteniéndolo en un intermediario. Para realizar una filtración debe contar con tres elementos básicos: un embudo, un vaso colector y un papel de filtro. La filtración puede hacer uso de una bomba de succión en cuyo caso será una filtración con vacío o puede ocurrir sin vacío, esto es por gravedad. El papel de filtro utilizado para precipitados que van a calcinarse debe estar libre de cenizas; la porosidad del papel de filtro debe ser adecuada, los poros deben ser pequeños para que retengan las partículas pero no tanto como para hacer la filtración muy lenta. El doblado del papel es un paso importante en esta técnica, el alumno deberá invertir algo de tiempo en hacerlo de manera adecuada, doblándolo en cuatro para formar un cono con una esquina rasgada a 2 cm del primer doblez. El ángulo del vértice del cono es de 60o y debe ajustarse bien al embudo de vidrio. El embudo puede ser de vidrio de 50, 70 ó 100 mm de diámetro; puede tener el extremo como tubo largo llamado embudo de vástago largo pero también puede ser de vástago corto. Un vástago largo permite acelerar la filtración. El vástago debe estar siempre conlíquido y no con burbujas, esto se logra con un buen plegado del papel de filtro y su adaptación al embudo. Figura 1: EQUIPO DE FILTRACIÓN El lavado de un precipitado consiste en añadir una cantidad pequeña del líquido de lavado al precipitado, la mayor parte del cual debe quedar aún en el vaso. La decantación es una técnica que consiste en dejar sedimentar un precipitado que se ha formado en el transcurso de una reacción y luego separar el líquido sobrenadante, esto es, decantar el líquido vertiéndolo a un vaso colector. Para lograr que el precipitado este más compacto se puede someter a centrifugación colocándolo en una centrífuga. TECSUP-PFR Química 33 III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Experimento 1: Separación de los componentes de una mezcla sólida de CaCO 3 , NaCl y SiO 2 Indicaciones para la separación de la mezcla: 1. Pese 2,00 gramos de mezcla problema en un trozo de papel aluminio y póngalos a un vaso de precipitados de 100 mL. 2. Adicione lentamente 10 mL de agua agitando continuamente. 3. Filtre por gravedad a través de un papel de filtro (previamente pesado) en un embudo y recoger el filtrado en una probeta graduada. 4. Pese una cápsula de porcelana limpia y seca, añada 5,00 mL del filtrado y someta el conjunto a evaporación. 5. La cápsula debe taparse con un vidrio de reloj previamente pesado. 6. Cuando el solvente en la cápsula se haya evaporado y el componente 1 esté seco, deje enfriar el conjunto a temperatura ambiente y pese. Luego vuelva a calentar por 5 min, deje enfriar y pese de nuevo. El procedimiento se repite hasta obtener un peso constante. 7. Añada más agua destilada al vaso de precipitados con el fin de lograr la transferencia de todo el resto de la mezcla sólida al papel de filtro. 8. Adicione lentamente, con una pipeta, 10 mL de HCl 4.0 M al sólido en el papel de filtro. 9. Luego lave el sólido del papel de filtro con agua destilada utilizando el frasco lavador (piceta). 10. Coloque el papel a la acción del calor hasta lograr la sequedad. Retire del calor cuando este seco y pese. 11. Repita el calentamiento otros 2 min. Pese nuevamente y repita el procedimiento hasta peso constante. Diagrama de flujo del proceso de separación de Mezcla TECSUP-PFR Química 34 Cálculos % en masa de cada componente = ௦ ௧ௗ ௦ ݔ100 1. Para llenar durante el laboratorio: Masa de Capsula de porcelana:……………………. Masa de Vidrio de reloj: …………………………….. Masa Inicial de Mezcla (g) Volumen (mL) de solución de NaCl obtenida de filtración Volumen (mL) de solución de NaCl para evaporar Masa de NaCl seco obtenido. % de NaCl que hay en la mezcla. 2. Para llenar durante el laboratorio: Masa del papel de filtro Masa de papel de filtro + SiO 2 Masa de SiO 2 seco obtenido. % de SiO 2 que hay en la mezcla. % de CaCO 3 que hay en la mezcla. TECSUP-PFR Química 35 IV. Cuestionario 1. Se tiene una 5 gramos de mezcla que contiene CaCO 3 , NaCl y SiO 2 . Para separarla en sus componentes se la agrego agua y luego filtró (papel de filtro = 1 g) obteniéndose 10 mL de solución. De esta solución, se colocó el 60 % en una cápsula de porcelana para evaporación obteniéndose 1,3 g de un sólido. Al sólido que quedó en el papel de filtro se le agregó suficiente HCl para separar otro componente de la mezcla. Luego se procedió a enjuagar con agua al papel de filtro que contiene al tercer componente. Luego se llevó a la estufa hasta que secó el papel y su contenido. El papel de filtro y su contenido seco pesaron 1,5 g. Calcule el porcentaje en peso de cada uno de los tres componentes de la mezcla. 2. El estaño existe en la corteza terrestre como SnO 2 . Calcule la composición porcentual en masa de Sn y de O en SnO 2 . 3. Durante muchos años se utilizó el cloroformo (CHCl 3 ) como anestésico de inhalación a pesar de ser también una sustancia tóxica que puede dañar el hígado, los riñones y el corazón. Calcule la composición porcentual en masa de este compuesto. 4. Todas las sustancias que aparecen enlistadas a continuación se utilizan como fertilizantes que contribuyen a la nitrogenación del suelo. ¿Cuál de ellas representa la mejor fuente de nitrógeno, basándose en su composición porcentual en masa? 5. La fórmula de la herrumbre se puede representar como Fe 2 O 3 . ¿Cuántas moles de Fe están presentes en 24,6g del compuesto? 6. Con frecuencia se agrega fluoruro de estaño (II) (SnF 2 ) a los dentífricos como un ingrediente para evitar las caries. ¿Cuál es la masa de F en gramos que existe en 24,6g de compuesto? 7. ¿Cuál es la diferencia entre una reacción química y una ecuación química? 8. La fermentación es un proceso químico complejo que se utiliza en la manufactura de los vinos, en la que la glucosa se convierte en etanol y dióxido de carbono: C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 glucosa etanol Si se empieza con 500,4g de glucosa, ¿cuál es la máxima cantidad de etanol, en gramos y en litros, que se obtendrá a través de este proceso? (Densidad del etanol=0,789g/mL) 9. Durante muchos años, la recuperación del oro – es decir, la separación del oro de otros materiales – implicó el uso de cianuro de potasio: 4Au + 8KCN + O 2 + 2H 2 O 4KAu(CN) 2 + 4KOH ¿Cuál es la mínima cantidad de KCN, en moles, que se necesita para extraer 29g (alrededor de una onza) de oro? 10. Considere la reacción MnO 2 + 4HCl MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O Si reaccionan 0,86 moles de MnO 2 y 48,2g de HCl, ¿cuál de los reactivos se consumirá primero? 11. La nitroglicerina es un explosivo muy potente. Su descomposición se puede representar por 4C 3 H 5 N 3 O 9 6N 2 + 12CO 2 + 10H 2 O + O 2 TECSUP-PFR Química 36 Laboratorio N° 3 CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS TECSUP-PFR Química 37 PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 3 Nombre:……………………………………………………………………Código:…..….………… Lea detenidamente el Laboratorio 3 y complete el siguiente formato: 1. ¿Cuáles son los objetivos específicos del laboratorio 3? 2. ¿Para qué realizamos estos experimentos? 3. ¿Qué es una reacción química? ¿Un cambio químico es una reacción química? 4. Escriba la reacción química balanceada entre el sulfato de cobre y el zinc. 5. Escriba la ecuación química balanceada de la reacción entre el ácido clorhídrico y el zinc. 6. Defina reacción endotérmica y reacción exotérmica 7. Escriba la ecuación de la reacción entre el magnesio y el oxígeno y acción del calor 8. Investigue la solubilidad del carbonato de calcio en agua TECSUP-PFR Química 38 LABORATORIO 3 CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS Objetivo • Clasificar los diferentes tipos de transformaciones o cambios que sufre la materia. Introducción La materia es todo lo que ocupa espacio, tiene una propiedad llamada masa y posee inercia. Todos los objetos que nos rodean y los gases de la atmósfera son materia, ocupan espacio y tienen masa. La luz solar no es materia sino una forma de energía. La ciencia que estudia las propiedades y composición de la materia es la química; las propiedades son las características que nos permiten diferenciar diferentes muestras de materia y, la composición es el conjunto de componentes de una muestra de materia en proporción definida. Las propiedades de las sustancias se dividen en dos grupos: 1. Propiedades Físicas: son las cualidades que muestra de materia que no implican un cambio en la conformación química. Podemos medir la propiedad física cuando la sustancia sufre un cambio físico y varía en su apariencia pero no en su constitución, por ejemplo la solubilidad, el punto de ebullición entre otros. Los cambios físicos pueden ser revertidos recuperándosela sustancia original. 2. Propiedades Químicas: son características de una sustancia que implican capacidad de reaccionar con otras o transformar su constitución por un agente externo. Las propiedades Las propiedades químicas implican modificación en la composición. El cambio químico ocurre transformando a la sustancia en otra químicamente distinta, por ejemplo una reacción de combustión, una descomposición por efecto del calor. Cuando ocurre un cambio químico no es posible revertirlo ni recuperar la sustancia original. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Realice los siguientes experimentos, haga observaciones y decida si ocurre un cambio físico o un cambio químico (o ninguno de ellos). Experiencia 1: Cambios por sustitución. 1. En dos tubos de ensayo de 13 × 100 mm vierta 3 mL de sulfato de cobre (II)pentahidratado, CuSO 4 .5H 2 O, al 1%. Rotule estos tubos como el tubo A y el tubo B. 2. En un tubo A coloque una granalla de cinc y conserve el tubo B como tubo testigo para la comparación. En su cuaderno de laboratorio tome apuntes de lo que observa en la superficie del cinc en los primeros momentos que está en contacto con la solución. 3. Deje el metal en la solución por lo menos una hora y describa sus observaciones. Anote cualquier cambio de color en la solución ó en la intensidad de su color original. 4. Limpie con un papel absorbente el depósito que queda en la granalla de cinc y observe si hay cambios en la superficie del metal. Experiencia 2: Energía calorífica y cambios químicos. 1. Caliente fuertemente una pequeña cantidad de cloruro de sodio en un tubo de ensayo de 16 × 150 mm y utilizando el mechero de Bunsen. Observe y anote. 2. Caliente de la misma forma en otro tubo de ensayo, una cantidad de azúcar. Anote sus observaciones. TECSUP-PFR Química 39 3. Coloque 2 mL de ácido clorhídrico (HCl) al 10 % en un tubo de ensayo de 13 × 100 mm. Toque la parte exterior del tubo donde se encuentra el ácido, luego agregue una pequeña granalla de cinc y toque nuevamente la parte exterior del tubo. ¿Ocurrió algún cambio? Anote. 4. Observe las características de un trozo de cinta de magnesio, Mg; luego sostenga firmemente la cinta con pinzas largas de metal y caliente el magnesio en un mechero hasta que se ponga incandescente. Comparar las propiedades del residuo con las propiedades de la cinta antes del calentamiento y anote. 5. Caliente con el mechero alambre de nicromo hasta incandescencia. Compare las propiedades del alambre antes y después del calentamiento. Anote. Experiencia 3: Acción del agua y del ácido clorhídrico sobre el carbonato de calcio, CaCO 3 . Identifique cada uno de los cambios como físico o químico 1. En un tubo de ensayo de 16 × 150 mm coloque una pequeña cantidad de carbonato de calcio, luego añada 10 mL de agua destilada y agitar. ¿Se disuelve la sal en agua? Anote. 2. En un tubo de 16 × 150 mm coloque una pequeña cantidad de carbonato de calcio del tamaño de una perla y añádale 10 mL de HCl al 10%. Observe y anote. 3. Cuando haya terminado la reacción entre el carbonato de calcio y el ácido clorhídrico, pase la solución a una cápsula de porcelana y evapore a sequedad. 4. Una vez que obtenga un residuo seco, tome una parte de este y ensaye su solubilidad en agua. 5. Coloque la otra porción del residuo seco en un tubo de 13 × 100 mm y agréguele 2 mL de HCl al 10 %. Compare el resultado con el obtenido en el paso 2. Cuestionario 1. Explique si las siguientes propiedades son físicas o químicas: a. Un clavo de hierro atraído por un imán. b. Un bloque de madera que flota en el agua. c. Un trozo de manzana cortado que se vuelve marrón. 2. ¿Cuantos gramos de NH 3 pueden prepararse de 85,5 g de N 2 y 17,3 g de H 2 ? N 2 + 3 H 2 2 NH 3 3. La solución de ácido clorhídrico ataca las virutas o clavos de hierro con desprendimiento de hidrógeno y la formación de FeCl 2 .Si se tiene 50 g de clavos de hierro ¿cuántos litros de hidrógeno se libera? ¿qué masa de HCl se necesita? ¿cuál es la ecuación de la reacción? 4. Una forma correcta de neutralizar ácidos, si se derraman en la mesa de laboratorio, es echar bicarbonato de sodio seco sobre el líquido. Para la neutralización del ácido clorhídrico es: HCl (ac) + NaHCO 3(s) NaCl (ac) + H 2 O (l) + CO 2 (g) Si se derrama accidentalmente 100mL de dicho ácido de concentración 1M ¿qué cantidad de bicarbonato necesitaría para la neutralización? 5. Una muestra de zinc de exactamente 0,1 mol fue corroída hasta desaparecer en 200mL de HCl 2M. La reacción sin balancear es: Zn + HCL ZnCl 2 + H 2 a. El reactivo en exceso es: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. la masa de hidrógeno desprendida es: . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. El vidrio (vidrio suave), cuya composición es: Na 2 O.CaO.6SiO 2 , se utiliza para la manufactura de frascos ordinarios. Se le prepara fundiendo una mezcla de carbonato de sodio, carbonato de calcio y dióxido de silicio, sustancias que reaccionan de acuerdo con la ecuación siguiente: TECSUP-PFR Química 40 Na 2 CO 3 (s) + CaCO 3 (s) + 6SiO 2 (s) Na 2 O.CaO.6SiO 2 (l) + 2CO 2 (g) Calcular el número de kilogramos de dióxido de silicio (SiO 2 ) que se requieren para producir el vidrio necesario para la fabricación de 200 frascos cada uno de los cuales pesa 250g. (P.A: Si = 28; O = 16; Ca = 40; Na = 23) 7. ¿Si preparamos rosetas de maíz calentando en una olla maíz estamos observando un cambio físico o químico? 8. ¿El proceso que le ocurre a un caramelo de azúcar en la boca es un cambio químico? ¿Y el proceso de masticación de una galleta? 9. La hidratación del sulfato de cobre (II) a sulfato de cobre pentahidratado sólido, CuSO 4 ·5H 2 O, ¿Qué tipo de cambio es? 10. Defina el término incandescencia. 11. Unos alumnos decidieron tener un descanso y fueron a acampar en las montañas. Allí usted hace una fogata con ramas de árbol. La madera seca cruje y arde desprendiendo luz, y calentando al grupo. Para dormir apaga la fogata echándole agua que trajo de la ciudad. Se desprende vapor cuando el agua moja las brasas calientes. Describa los cambios químicos y físicos que hay en este relato. TECSUP-PFR Química 41 Laboratorio 4 “PREPARACION DE SOLUCIONES” TECSUP-PFR Química 42 PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 4 Nombre:……………………………………………………………………Código:…..….………… Lea detenidamente el Laboratorio 4 y complete el siguiente formato: 1. Investigue el significado de una solución de dextrosa al 5% 2. ¿Cómo se prepara el suero fisiológico al 2% masa – volumen? 3. ¿Cuáles son los pasos para preparar 350mL de una solución 0,62M si se debe pesar 1,75g de soluto? 4. Se desea preparar 500mL de una solución 0,7M de hidróxido de sodio. ¿Cuánto de peso de hidróxido de sodio se utilizará? 5. Se dispone de 50g de ácido sulfúrico y se disolverá en una fiola de 1000mL. ¿Qué concentración normal tendrá la solución? 6. ¿Cuál es la molaridad del ácido clorhídrico original de fábrica que tiene una concentración de 37% y una densidad de 1,18g/mL? TECSUP-PFR Química 43 LABORATORIO 4 PREPARACION DE SOLUCIONES Objetivo • Conocer los diferentes modos de preparar soluciones en unidades físicas y químicas. • Preparar soluciones normales (N) y molares (M) • Preparar soluciones físicas % en peso, % en volumen Equipos y materiales Al finalizar el laboratorio usted hará una lista de equipos y materiales utilizados. Materiales Reactivos Introducción Las actividades dentro de un laboratorio químico exigen el uso de soluciones, preparadas de formas muy particulares, según el uso que se necesite y de esta manera saber dosificar solutos de una manera exacta, dependiendo del peso y volumen usado. Normalidad Para el caso de soluciones que serán utilizadas para la titulación (método químico de análisis) es muy importante establecer por medio de la unidad número de equivalente químico, que se define como: #equiv-gr= masa del soluto/peso equivalente Peso equivalente= masa molecular/cantidad de H + u OH - Normalidad (N)= #equivalente-gramo/Volumen de solución (litros) Molaridad Cuando se desea que el soluto este expresado en moles, se prefiere usar este tipo de unidad, el cual indica claramente, lo siguiente: Molaridad (M)= número de moles/Volumen de solución (litros) número de moles= masa de soluto/masa molecular (PM) TECSUP-PFR Química 44 Porcentaje en peso (% m/m) Es una unidad comercial, se usa para intercambiar o comercializar solutos en solución, como es el caso del alcohol etílico, soda cáustica, pinturas, pegamentos, etc. % Peso de a = (masa de a/masa total) x 100 Porcentaje en volumen (% v/v) Es una unidad comercial, se usa para intercambiar o comercializar solutos en solución, como es el caso licores, en todo caso generalmente se utiliza cuando el soluto está en estado líquido. % Volumen de a = (Volumen de a/Volumen total) x 100 EXPRESIONES IMPORTANTES DEL MANEJO DE SOLUCIONES M = sol sto sol sto V M w V n . = Donde: M : molaridad, M, mol/L sto n : moles de soluto, mol sto w : masa del soluto, g M : masa molecular del soluto, g/mol sol V : volumen de la solución, L Ecuación de dilución: cc cc dil dil V N V N . . = Donde: dil N : normalidad de la solución diluida dil V : volumen de la solución diluida cc N : normalidad de la solución concentrada cc V : volumen de la solución concentrada TECSUP-PFR Química 45 θ θ . . . . # M V M w V pe w V eq N sol sto sol sto sol sto = = = = Donde: N : Normalidad, N, eq/L eq # : número de equivalentes del soluto pe : peso equivalente, g/eq sto w : masa del soluto, g M : masa del soluto, g/mol sol V : volumen de la solución, L θ : Nº de H + o OH - ; Nº de e - , etc 100 % x sol sto V V v v = Donde: v v % : porcentaje en volumen sto V : volumen del soluto sol V : volumen de la solución 100 % x sol sto w w = Donde: % : porcentaje en masa sto w : masa del soluto sol w : masa de la solución PROCEDIMIENTO 1. Preparar 50 mL de solución 0.2 N de hidróxido de sodio Disponer de una fiola de 50 mL, calcular el peso de hidróxido de sodio a usar. Una vez calculado, agregar el hidróxido (pesado y disuelto en un vaso) a la fiola. Enrasar la fiola agregando agua destilada hasta el aforo, tomando en cuenta el menisco formado, está última etapa usar una piceta para alcanzar el nivel final. 2. Preparar 50 mL de solución de Cloruro de sodio0,2 M. TECSUP-PFR Química 46 Disponer de una fiola de 50 mL; calcular el peso de cloruro de sodio a usar, una vez calculado, agregar el cloruro de sodio pesado y luego disuelto en agua a la fiola Enrasar la fiola, tomando en cuenta el menisco formado, está última etapa usar una piceta para alcanzar el nivel final. 3. Preparar una solución de 50 g al 1,5% en peso de azúcar doméstica. Disponer de un vaso de 100 mL, calcular el peso de azúcar a usar, una vez calculado, agregar el azúcar pesado al vaso y agregar el resto del peso de agua, y luego disolver completamente (agitando). 4. Preparar una solución de 50 mL al 1,5% en volumen de alcohol etílico. Disponer de un vaso de 100 mL, calcular el volumen de alcohol etílico a usar, una vez calculado, agregar el alcohol etílico medido al vaso y agregar el resto del volumen de agua, y luego disolver completamente (agitando). 5. Preparar 50 mL de HCl 0,08 N a partir de HCl 1,5 N. Utilice fiola de 50 mL. Haga los cálculos pertinentes y utilice pipeta y propipeta para sacar el ácido requerido. Deposítelo en la fiola de 50 y enrase. CUESTIONARIO 1. a. Indicar los pasos para preparar 250mLde una solución 0,5 M de hidróxido de sodio b. Indicar los pasos para preparar una solución de ácido acético al 5% v/v 2. Calcular cuántos gramos de ácido sulfúrico al 80% son necesarios para preparar 200 mL de una disolución 0,2 Normal de H 2 S0 4 3. Determinar la Molaridad y la Normalidad de una disolución que contienen 25 gramos de hidróxido de magnesio, Mg(OH) 2 en 0,6 litros de disolución. 4. Señale las etapas para la preparación 250 mL de una disolución de cloruro de amonio, NH 4 Cl al 15% m/ v. 5. Una muestra de 100 mL. de jugo gástrico tiene una concentración de 0,18 M de ácido clorhídrico. Calcular la masa de ácido clorhídrico que se encontraría en un litro de jugo gástrico. 6. Calcule el peso de hidróxido de sodio contenido en 100 mL de una disolución al 20% en peso de NaOH. La densidad de la disolución es1,6 g/ml. 7. ¿Qué cantidad de soluto está contenido en 500 mL de una disolución que contiene el 15,0% en peso de soluto? La densidad de la disolución es de 1,2g/mL. 8. Calcule la molaridad de una disolución que contiene 49 g de H 3 PO 4 en 500 mL de disolución. 9. Calcule el peso de KOH necesario para preparar 2,5 L de una disolución 0,5 M de K0H. 10. Calcule el peso de Mg(NO 3 ) 2 .6H 2 O requerido para preparar 600 mL de una disolución 0,750 M de Mg(NO 3 ) 2 . 11. Calcule la molaridad del agua en agua pura a 25ºC. 12. Defina soluto, disolvente y disolución. TECSUP-PFR Química 47