UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Protocolo de prácticas de la Escuela – versión 2011

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLA, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE ECAPMA

PROTOCOLO DE PRÁCTICAS PARA LA ESCUELA

FISICOQUÍMICA AMBIENTAL Código: 358115

Director Nacional JAIRO ENRIQUE GRANADOS MORENO., MSc.

2014

1 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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I – ACTIVIDADES PARA EL ESTUDIANTE PRACTICAS DE LABORATORIO 1. IDENTIFICACION DE LA PRÁCTICA Nombre de curso

Fisicoquímica Ambiental

Código de curso

358115

Valor de esta actividad práctica

Se asignará un valor en puntos según la rúbrica de evaluación

Nombre del director de curso

Jairo Enrique Granados Moreno

CEAD al que pertenece

Sede Nacional José Celestino Mutis

Contacto del director de curso

[email protected] Tel:3443700-Ext: 374. Cel.3202280647 Laboratorios de Bioquímica y Nutrición Sede Nacional JCM,

Espacio donde se debe desarrollar la práctica

Laboratorios de Nutrición y química, sede Valledupar Laboratorios de investigación Centro Agroecológico Valsálice CEAD ó instituciones en convenio que dispongan de la infraestructura para el desarrollo de los protocolos

Objetivos de la práctica

Justificación de la práctica

Estudiar procesos fisicoquímicos ambientales que involucren conceptos como: capacidad calorífica, entalpía molar de disolución, gases, cinética de reacciones y adsorción en suelos y soluciones La fisicoquímica dedica su principal atención a estudiar las teorías, leyes, principios y conceptos, relacionados con los procesos químicos que ocurren en el tiempo y con el equilibrio químico, teniendo en cuenta la acción de potenciales como la energía libre molar (potencial químico) y la entropía (potencial termodinámico) .Cuando este enfoque se da en el análisis de procesos a nível de la biosfera (suelo, agua y atmósfera) ,se aterriza en la fisicoquímica ambiental. Las leyes de cómo las reacciones químicas ocurren comienzan a entenderse más en la

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interacción concreta de iones, átomos y moléculas con otras y con radiación (fotoquímica). La tarea principal y general de la físico química será entonces predecir como ocurrirá una reacción química en el tiempo y el resultado final (el estado de equilibrio) en diferentes condiciones ambientales, teniendo en cuenta datos de la estructura y propiedades de las moléculas de las sustancias formadas del sistema estudiado.

Competencias a desarrollar

El estudiante comprende los elementos conceptuales, procedimentales y metodológicos que están involucrados en la cuantificación de: capacidad calorífica, entalpía molar de disolución, constante universal de los gases, parámetros cinéticos y variables de adsorción en suelos y soluciones

Duración de la práctica.

12 horas

Mecanismo mediante A través de la rúbrica de evaluación la cual va adjunta al final de el cual se evaluará la del presente protocolo (la misma que está en el aula virtual) práctica: 2. METODOLOGIA PRÁCTICA 1. DETERMINACIÓN DE LA ENTALPÍA MOLAR DE DISOLUCIÓN (ΔHsn) Y ENTROPÍA DE UNA MEZCLA BINARIA (ΔSm) OBJETIVOS: 1. Hallar la capacidad calorífica de un calorímetro (C) mediante el balance de calor establecido en la mezcla de masas de agua a diferente temperatura 2. Determinar el calor de producido en la disolución de Hidróxido de Sodio en agua 3. Calcular la entalpía de molar de disolución y el cambio entrópico molar de la mezcla en el proceso anterior 4. Encontrar el porcentaje de error del

ΔHsn encontrado en esta experiencia.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La capacidad calorífica (C), como propiedad extensiva de una sustancia, indica la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de una 3 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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determinada cantidad de sustancia, su valor se halla mediante la ecuación:

C=mce,

ahora, Si se conoce el calor específico (ce) y la cantidad de una sustancia, entonces el cambio en la temperatura de la muestra (Δt) indicará la cantidad de calor (q)1 que se ha absorbido o liberado en un proceso en particular. La ecuación para calcular el cambio de calor es:

q = mcΔt donde m es la masa de la muestra y Δt es el cambio de la temperatura:

Δt = tfinal – tinicial El calor liberado o absorbido por reacciones que se mantienen bajo presión constante puede relacionarse a una propiedad que se llama entalpía y se le da el símbolo de H, es una propiedad extensiva y depende de la cantidad de materia. Para una disolución ó mezcla de dos componentes, La entalpía molar de disolución (

ΔHsn),

corresponde al calor que libera ó absorbe un sistema cuando se añade a

temperatura y presión constantes, 1 mol de soluto a una cantidad suficiente de un disolvente para producir una solución de la concentración deseada (Levine I.,1996); esta magnitud se expresa así:

ΔHsn= Donde Qsn es el calor de disolución y n representa el número de moles del soluto añadido. En esta práctica, se evaluará

ΔHsn,

en un proceso de disolución acuosa de NaOH.

Para este propósito se añadirá una cantidad conocida de hidróxido de sodio en un

1

q es positivo para procesos endotérmicos y negativo para procesos exotérmicos

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volumen fijo de agua .Midiendo subsecuentemente las temperaturas final e inicial del sistema y Con base en los datos del calorímetro, se realizará un balance de calor para determinar la entalpía molar de disolución, de acuerdo a la siguiente ecuación :

Qliberado = -(Qcalorímetro + Qsn) Donde :

Qcalorímetro= C.∆T = C (T2-T1) C,

y

Qsn= msnCsn ∆T

representa la capacidad calorífica del calorímetro ó vaso Dewar y se halla

:

C=mcce (mc indica la masa del calorímetro y ce= calor específico del recipiente , el cual se determina en la etapa de calibración)

Finalmente, la entalpía molar se halla así:

ΔHsn=

Adicionalmente con base en este procedimiento, se puede calcular el valor de la entropía de mezcla

(ΔSm) ó de solución , de la siguiente forma: ΔSm=2,303.nstoCsnlog

Recordando que

Csn es el calor específico de la solución, el cual habitualmente

es muy

parecido al del agua pura MATERIALES Calorímetro (Vaso Dewar, termo ó recipiente de icopor), Beaker (vaso de precipitado), Probeta graduada de 100mL , Termómetro, Balanza analítica 5 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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REACTIVOS: Hidróxido de sodio en lentejas, Agua destilada, muestra de agua de río, quebrada ó de origen industrial, agrícola ó pecuaria. PROCEDIMIENTO: 1. Calibración del calorímetro ó vaso Dewar 

Lavar y secar el vaso Dewar (dejarlo secar al aire libre para que tome la temperatura ambiente), pesarlo en la balanza y registrar como :mc



En un beaker calentar 100 mL de agua hasta alcanzar 80°C (T1)



Alistar 100mL de agua en otro beaker, medir su temperatura (T) y adicionarla al calorímetro ó vaso Dewar, taparlo y tomar lecturas de la temperatura del agua cada minuto, durante 5 minutos, hasta que permanezca constante ,registrar como T0



Después de transcurrido este tiempo , agregar los 100mL de agua que están a 80°C, tapar inmediatamente el vaso Dewar, agitar y leer la temperatura de la mezcla cada minuto durante 5min ,verificando que la temperatura de equilibrio ,permanece constante ; registrar este último valor como : Teq

TABLA DE DATOS TEMPERATURA (°C) Sustancia

T

T1

T0

___

Agua(ambiente) Agua caliente

____

Mezcla

____

Calorímetro

CÁLCULOS

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Teq ___

____ ____

____ mc =

___

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A partir de las temperaturas T y T1 y utilizando la siguiente ecuación:

d=

encontrar la densidad de las masas de agua utilizadas en la mezcla



Teniendo en cuenta el volumen de agua, adicionado al calorímetro y la densidad, hallar la masa en gramos de cada muestra . registrar así: m1 para el agua a temperatura ambiente



( T ) y m2 para el agua caliente( T1)

Con base en la ecuación de balance de calor:

Q ganado=-Q cedido donde:

Q

ganado = es el calor ganado por el calorímetro y la masa de agua a temperatura

ambiente

Q cedido= es el calor perdido por la masa de agua caliente. Se tiene que:

mcCe(Teq- T0) + m1CH2O(Teq- T0)=-m2CH2O(Teq- T1) De esta expresión se debe despejar Ce y luego reemplazar los datos obtenidos. 

Con el valor de Ce y la masa del calorímetro, calcular su capacidad calorífica C

2. Calor Específico de una muestra de agua de origen industrial ó agrícola ó pecuaria, etc.  Lavar y secar el vaso Dewar (dejarlo secar al aire libre para que tome la temperatura ambiente), pesarlo en la balanza y registrar como : mc

 En un beaker calentar 100 mL de agua destilada, hasta alcanzar 80°C (T1)

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 Alistar 100mL de la muestra de agua industrial, pecuaria ó agrícola, etc, en otro beaker, medir su temperatura (T) y adicionarla al calorímetro ó vaso Dewar, taparlo y tomar lecturas de la temperatura del agua cada minuto, durante 5 minutos, hasta que permanezca constante ,registrar como T0

 Después de transcurrido este tiempo , agregar los 100mL de agua que están a 80°C, tapar inmediatamente el vaso Dewar, agitar y leer la temperatura de la mezcla cada minuto durante 5min ,verificando que la temperatura de equilibrio ,permanece constante ; registrar este último valor como : Teq TABLA DE DATOS TEMPERATURA (°C) Sustancia

T

T1

T0

___

Muestra de Agua Agua caliente

____

Mezcla

____

___ ____

____

____ mc =

Calorímetro

CÁLCULOS 

A partir de las temperaturas T y T1 y utilizando la siguiente ecuación:

d= encontrar la densidad de las masas de agua utilizadas en la mezcla

8 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

Teq ___

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Teniendo en cuenta el volumen de agua, adicionado al calorímetro y la densidad, hallar la masa en gramos de cada muestra, registrar así: m1 para la muestra de agua, a temperatura ambiente



( T ) y m2 para el agua caliente( T1)

Con base en la ecuación de balance de calor:

Q ganado=-Q cedido Se tiene que:

mcCe(Teq- T0) + m1Cm(Teq- T0)=-m2CH2O(Teq- T1) Donde: Cm es la capacidad calorífica de la muestra de agua analizada. De esta expresión se debe despejar Cm y luego reemplazar los datos obtenidos.

3. Entalpía molar de disolución del hidróxido de sodio en agua.  Alistar el calorímetro, lavar y secar  Pesar exactamente en un vidrio de reloj 2 g de NaOH (anotar como mNaOH ), medir su temperatura :T1  Adicionar 100mL de agua destilada al calorímetro, taparlo e inmediatamente registrar la temperatura del sistema cada minuto durante 5 min, hasta que permanezca constante (T0), anotarla en su tabla de datos  Después de transcurrido este tiempo , agregar el NaOH rápidamente al calorímetro utilizando una varilla de vidrio, tapar inmediatamente el vaso Dewar, agitar vigorosamente y leer la temperatura de la mezcla cada minuto durante 5 min, verificando que el sistema alcance la temperatura de equilibrio permaneciendo constante ; registrar este último valor como : Teq , en su tabla de datos  Desocupar, lavar y escurrir el calorímetro. 4. Capacidad calorífica de una muestra de suelo  Alistar el calorímetro, lavar y secar  Pesar exactamente en un vidrio de reloj más ó menos, 20 g de suelo (anotar como

msuelo ), medir su temperatura :T1 9 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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 Adicionar 100mL de agua destilada al calorímetro, taparlo e inmediatamente registrar la temperatura del sistema cada minuto durante 5 min, hasta que permanezca constante (T0), anotarla en su tabla de datos  Después de transcurrido este tiempo , agregar el suelo rápidamente al calorímetro utilizando una varilla de vidrio, tapar inmediatamente el vaso Dewar, agitar vigorosamente y leer la temperatura de la mezcla cada minuto durante 5 min, verificando que el sistema alcance la temperatura de equilibrio permaneciendo constante ; registrar este último valor como : Teq , en su tabla de datos  Desocupar, lavar y escurrir el calorímetro

TABLA DE DATOS TEMPERATURA (°C) Sustancia

T

T1

Agua(ambiente)

____

___

NaOH

____

Disolución

____

T0

___ ____

____

____

mc=

Calorímetro Suelo

CÁLCULOS 

A partir de la temperatura

T0 y utilizando la siguiente ecuación:

10 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

Teq

___

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d=

encontrar la densidad de la masa de agua adicionada al calorímetro



Con base en la ecuación de balance de calor: 

Q ganado=-Q cedido= Qsn

donde:

Q ganado=es el calor ganado por el calorímetro y la masa de agua a temp ambiente (T0)

Q cedido= es el calor desprendido por efecto de la disolución del NaOH Se tiene que:

Qsn =-( C (Teq- T0) + mNaOHCH2O(Teq- T1))  El calor cedido en el proceso hará que aumentará la temperatura del agua, del calorímetro y del propio NaOH. La aproximación que se hace es considerar el calor específico del hidróxido similar al del agua (C H2O =1cal /g.°C= 4,18 J/g.ºC).  Teniendo en cuenta el valor hallado de

Qsn y el número de moles de Hidróxido de

sodio adicionado al calorímetro , calcular la entalpía molar de disolución , así: 

ΔHsn=

 Calcular la molaridad (M) de la disolución estudiada.

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 Comparar el valor obtenido con lo reportado en literatura y calcular el porcentaje de error. Analizar las posibles causas de error.  Con base en la información de los numerales anteriores, determinar la entropía de la mezcla , según la ecuación:

ΔSm=2,303.nNaOH Csnlog  Realizar los mismos cálculos para encontrar el calor cedido en la disolución de la muestra de suelo TABLA DE RESULTADOS INDICADORES Material

C

M

Calorímetro NaOH aq

ΔHsn

ΔSm

______

_______

______

Suelo

GRÁFICAS Elaborar un diagrama de barras que muestre los resultados obtenidos

DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Analice, discuta y confronte los resultados obtenidos , con su revisión de literatura CONCLUSIONES Plantear por lo menos 4 conclusiones finales relacionadas con lo diScutido en los resultados de la práctica.

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CUESTIONARIO 1. Consultar los tipos de calorímetro y sus características fisicoquímicas. 2. ¿Qué significa calor diferencial de una solución? 3. ¿Cuáles son las aplicaciones industriales de la entalpía molar de disolución? 4. ¿Cuál es el papel fisicoquímico que desempeñan los iones

Na+aq y Cl-aq en el

proceso de disolución? 5. Hallar el calor de disolución del NaOH en agua, cuando al disolver 1,2g de NaOH sólido

en 250 mL, la temperatura de la disolución se incrementa en 1,24 ºC. Así

mismo, calcular la entalpía molar de disolución del NaOH.

BIBLIOGRAFÍA  Levine Ira N.(1996) Fisicoquímica , Ed McGraw-Hill, cuarta edición. Madrid, España  Romero C y Blanco L (1996).Tópicos en química básica, experimentos de laboratorio. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Bogotá D.C

 Castellan

W., Fisicoquímica,(1987) , Pearson Educación, México D.F , Segunda

edición

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PRÁCTICA 2. DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES OBJETIVOS 1. Recolectar gas carbónico a partir de la reacción entre el ácido clorhídrico y el carbonato de calcio 2. Establecer la relación entre el número de moles(n) y el volumen de CO 2 (V) producido en condiciones de P y T constantes 3. Determinar por método gráfico y estadístico la constante R de los gases, a partir de la pendiente de la recta de V contra n 4. Hallar el porcentaje de error del valor de la constante universal de los gases calculada en esta experiencia. FUNDAMENTO TEÓRICO Relación del volumen con el Número de moles Teniendo presente que 1mol de oxígeno pesa 32 g, contiene 6,02x10 23 moléculas y ocupa un volumen de 22,414L en condiciones normales, luego 2 moles de oxígeno pesarán 64g, poseerán 12,04x1023 moléculas y ocuparán un volumen de 44,828 L en condiciones normales. De lo anterior se puede deducir que el volumen de un gas varía directamente proporcional al número de moles del mismo, es decir, V α n ó también:

Por lo tanto, su relación gráfica será una línea recta, como lo muestra en la siguiente figura:

Ecuación de estado para un Gas Ideal

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La ley combinada nos indica que: V α T/P y además, partiendo del principio de Avogadro se obtiene : V α n , Combinando estas proporcionalidades, se halla que:

Gráfica 1. Relación entre V y n con P y T constantes

ó también:

, Despejando K, s e obtiene:

Ahora, si se analiza el valor de K en condiciones normales o estándar para n= 1 mol de gas ,se obtiene lo siguiente:

R se denomina la constante universal de los gases, esto significa que:

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Esta es la famosa ecuación de estado de los gases ideales, una de las más importantes en fisicoquímica, ya que establece la relación directa entre presión, volumen, número de moles y temperatura de un gas , permitiendo el cálculo de cualquiera de las 4 variables ( P, V n, T ),sí se conoce el valor de tres de ellas.

De la ecuación de estado, se puede demostrar que :

Por lo tanto, al obtener la gráfica de V contra n y linealizarla por el método estadístico de los mínimos cuadrados, se hallará la pendiente (m) , la cual equivaldrá a la expresión

;

de ésta relación se puede despejar el valor de la constante R, así:

m=

Como:

entonces

R=

, luego al reemplazar los valores de la pendiente de la

recta, lo mismo que presión y temperatura del gas y ajustando las respectivas unidades, se hallará

R

El error relativo porcentual, se calcula así:

%Error = Valores de R La constante universal de los gases puede expresarse en un conjunto de unidades, dependiendo de las que se le asignen a la presión y el volumen. Además, R puede relacionarse con unidades de trabajo y energía. Estos valores se resumen en la siguiente tabla: Tabla 1. Valores de la constante universal de los gases expresada en diferentes unidades.

VALORES DE R

UNIDADES

0,082

Litros-atm / mol x grado kelvin

8,31

Joules / grado Kelvin

1,98

Calorías / mol x grado Kelvin

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8,31 x 107

Ergios / mol x grado Kelvin

10,73

psia= pie cúbico / lb mol x grado Rankine

En esta experiencia, se estudiará la relación entre volumen y número de moles de CO 2 , generado a partir de la reacción química entre el HCl y el CaCO 3 (también se puede utilizar NaHCO3). La ecuación es la siguiente:

2HCl(aq) + CaCO3(s)

CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(aq)

Para lograr el objetivo propuesto, se harán reaccionar cantidades diferentes de CaCO 3 en un volumen fijo de HCl 2N, luego se recolectará el gas en una cuba hidroneumática, donde se medirá el volumen de desplazamiento y la temperatura. MATERIALES Balón de fondo plano con desprendimiento lateral, Tapones de caucho horadados, manguera con acople de vidrio, espátula metálica, probeta graduada de 500mL , beaker grande de 1 L, termómetro, balanza analítica REACTIVOS  Carbonato de calcio ó bicarbonato de sodio  Ácido clorhídrico 2N  Agua destilada PROCEDIMIENTO  Alistar el montaje que se muestra a continuación:

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Figura1. Montaje de cuba hidroneumática para obtener gas carbónico

 Llenar completamente la probeta con agua destilada e invertirla sobre el beaker que también contiene agua hasta más o menos ¾ partes de su volumen (se puede utilizar también una cubeta de plástico). Es importante que no queden burbujas en el agua de la probeta y que ésta permanezca llena hasta el fondo de la misma. Pesar cuidadosamente, sí es posible en balanza analítica , más ó menos : 0,1g ;  0,2g ; 0,4g ;0,8g y 1,2 g de CaCO3  Adicionar 200mL de HCl 2N en el balón de fondo plano, luego agregar 0,1g de CaCO3 (w1), tapar, conectar inmediatamente la manguera y recolectar el CO2 mediante el desplazamiento del agua en la probeta. Cuando la reacción cese, entonces medir el volumen (V1) de gas producido.  Tomar la probeta, tapar la boca con la mano, introducir cuidadosamente el termómetro y medir la temperatura (T1) del gas, registrar en la tabla de datos.  Desocupar el balón , lavarlo ,secarlo y adicionarle otros 200mL de HCl 2N  Agregar al balón nuevamente 0,2 g de CaCO 3 (w2), realizar el mismo montaje que se explicó anteriormente y medir volumen (V 2) de CO2 y la temperatura (T2) de éste en la probeta.  Repetir el procedimiento con las demás cantidades de CaCO 3 y medir laos respectivos volúmenes y temperaturas del CO 2 obtenido, registrar estos valores en la tabla de datos. TABLA DE DATOS

Tabla 2. Volúmenes y temperaturas de CO2 obtenidos en las 5 experiencias

Experimento

W CaCO3 (g)

V CO2 (mL)

T (°C)

1

0,1

V1

T1

2

0,2

V2

T2

3

0,4

V3

T3

4

0,8

V4

T4

5

1,2

V5

T5

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CÁLCULOS  A partir de los gramos de CaCO3 adicionados y teniendo en cuenta la estequiometria de la reacción, Calcular las moles de CO 2 producidas en cada experiencia.  Consultar la presión atmosférica de la región , lo mismo que la presión de vapor del agua a la temperatura trabajada y encontrar la presión del gas carbónico. Es decir:  PCO2 =Patmosférica – PVapor de H2O  Con base en las temperaturas medidas en cada experimento, sacar un promedio (Tprom)  Completar la siguiente tabla:

Experimento

n CO2 (moles)

VCO2 (mL)

Tprom (K)

P CO2 (atm)

1 2 3 4 5

 

Graficar Volumen contra número de moles de CO 2 , Linealizarla por el método estadístico de los mínimos cuadrados , encontrar la



pendiente(m) y el coeficiente de correlación (r ) Teniendo en cuenta la pendiente de la recta, lo mismo que temperatura promedio

2

y presión del gas carbónico , calcular la constante universal de los gases (R) 

Hallar el porcentaje de error, del valor obtenido experimentalmente para R

GRÁFICAS Mostrar las respectivas gráficas de V contra n

19 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Analice, discuta y confronte los resultados obtenidos, con su revisión de literatura.

CONCLUSIONES Plantear por lo menos 4 conclusiones finales relacionadas con lo discutido en los resultados de la práctica. CUESTIONARIO 1. ¿Cuáles son los principales factores de error en este experimento? 2. Calcular el rendimiento ó eficiencia de la reacción química en cada experimento ,promediar los valores y analizar el resultado 3. ¿Cuál será la relación entre volumen y número de moles para un gas real ó no ideal? 4. ¿Cuáles son las principales ecuaciones de estado de los gase reales ó no ideales?

BIBLIOGRAFÍA 

Levine Ira N.(1996) Fisicoquímica , Ed McGraw-Hill, cuarta edición. Madrid, España



Romero C y Blanco L (1996).Tópicos en química básica, experimentos de laboratorio. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Bogotá D.C



Castellan

W., Fisicoquímica,(1987) , Pearson Educación, México D.F , Segunda

edición



Granados J.,(1999),Fisicoquímica aplicada. Ed antropos, UNAD, facultad de ciencias agrarias , segunda edición. Bogotá D C

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PRÁCTICA 3. CINÉTICA DE LA DESCOMPOSICIÓN DEL TIOSULFATO DE SODIO, POR MEDIO DEL HCl CONCENTRADO. OBJETIVOS:

1. Estudiar la cinética de la reacción entre el tiosulfato de sodio y el ácido clorhídrico, a partir de soluciones estándar de tiosulfato y manteniendo constante la concentración del HCl durante el proceso. 2. Encontrar el orden de reacción (n), con respecto al tiosulfato, lo mismo que la constante específica de velocidad (K) por el método diferencial de Jacobus Van’t Hoff. 3. Determinar el semiperiodo o período de vida media (t 1/2) para esta reacción. 4. Hallar la energía de activación (Ea) y el factor de frecuencia (A) de esta reacción, aplicando la ley de Arrhenius FUNDAMENTO TEÓRICO El tiosulfato de sodio reacciona con el HCl de acuerdo a la siguiente reacción:

El ácido clorhídrico reacciona con el tiosulfato poniendo en libertad al ácido tiosulfúrico (H2S2O3), que se descompone instantáneamente en dióxido de azufre, agua y azufre, el cual se precipita en la solución produciendo u opacamiento de la misma. De esta forma, a través de la reducción del azufre (2S +2 + 4e- --> 2S°), se puede seguir la cinética de esta reacción. La ley de velocidad es:

; donde Aplicando el logaritmo decimal a ambos lados de la ecuación de velocidad (método diferencial de Jacobus Van’t Hoff), se obtiene:

21 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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Estas ecuación es una expresión lineal de la forma: Y = mX + b, donde, m=n y

. Por lo tanto, al graficar LogV contra

; , se debe obtener

una línea de pendiente igual al orden de reacción (n) e intercepto b=Log K[HCl]. Esto

significa: A partir del intercepto, se calcula el valor de la constante específica de velocidad (K):

, entonces Conociendo este dato (K) y suponiendo que la reacción es de primer orden, se determina el semiperíodo o período de vida media (t 1/2) así:

Además, si el proceso se desarrolla a dos temperaturas diferentes, puede encontrarse la energía de activación de la reacción (Eac) y el factor de frecuencia de colisiones (A), aplicando la ecuación o el método gráfico de la ley de Arrhenius.

De la anterior ecuación se puede despejar A, con el fin de sustituír los valores de: energía de activación , Temperatura y constante específica de velocidad , para hallar el factor de frecuencia de colisiones. 22 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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LISTA DE MATERIALES

LISTA DE REACTIVOS

5 Beaker de 80 mL

Tiosulfato de sodio (Na2S2O3) 0,1M

Pipetas graduadas de 5 y 10 mL

HCl 1N

4 cronómetros

Agua destilada

Termómetros Baño termostatado o aparato de calentamiento (mechero, trípode, malla de asbesto) Matraz de 1L Balanza PROCEDIMIENTO: 1. Alistar las soluciones de tiosulfato sódico (Na 2S2O3)0,1 N y ácido clorhídrico 1N. 2. Lavar 4 erlenmeyers pequeños (80 o 100 mL), rotularlos del 1 al 4 y colocarlos luego en un recipiente que contenga agua a temperatura ambiente (T 1). Registrar este valor con el termómetro. 3. A partir de la solución de tiosulfato sódico, preparar soluciones 0,05 M;0,025 M y 0,0125M de la siguiente forma: Beaker

[Na2S2O3]

mL tiosulfato

mL agua destilada

1

0,1 M

10

0

2

0,05 M

5

5

3

0,025 M

2,5

7,5

4

0,0125 M

1,25

8,75

4. Mezclar suavemente las soluciones anteriores. 5. Alistar el cronómetro en ceros y rápidamente agregar al beaker 1, 10 mililitros de HCl 1N. Medir el tiempo (en minutos o segundos), que tarda la solución en opacarse totalmente.

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6. Repetir el procedimiento anterior, pero colocando los beakers en un baño de hielo. Registrar la temperatura (T2) y el tiempo en minutos que tardan las soluciones en opacarse totalmente. TABLA DE DATOS: TIEMPO (min) BEAKER

[Na2S2O3] (M) T1(°C)

1

0,1000

2

0,0500

3

0,0250

4

0,0125

T2(°C)

CÁLCULOS Y GRÁFICAS

1. Para cada temperatura trabajada (T1 y T2 ), completar la siguiente tabla: T1(K )

[Na2S2O3]

t(min)

Log [Na2S2O3]

Log V

0,1000M 0,0500M 0,0250M 0,0125M

2. En una sola hoja milimetrada, y con diferentes colores, trazar las gráficas de Log V contra Log [Na2S2O3], para cada temperatura. 3. Linealizar las anteriores gráficas por el método de los mínimos cuadrados y a partir de la pendiente (m) y el intercepto (b), calculados para cada una, encontrar el orden de reacción (n) y las constantes específicas de velocidad (K 1 y K2).

24 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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4. Trazar las gráficas corregidas en una hoja milimetrada, indicando la ecuación respectiva de cada una. 5. A partir de K1 y K2; T1 y T2 , determinar la ENERGÍA DE ACTIVACIÓN en cal/mol; Kcal/mol y BTU/mol, lo mismo que el FACTOR DE FRECUENCIA (A) para esta reacción. (utilizar el método algebraico o gráfico de Arrhenius). 6. Trazar la gráfica de Log K contra 1/T y a partir del intercepto (b), encontrar el factor de frecuencia de Arrhenius (A=antilog (b)). Comparar este valor con el que obtuvo en 5. 7. Graficar Log[Na2S2O3] contra tiempo, para la temperatura (T1); linearizar por mínimos cuadrados y por medio de la pendiente, calcular la constante específica de velocidad (k1) de la siguiente forma:

8. Comparar los valores de k1, hallados en 3 y 7, analizar. 9. Con el valor de K1 encontrado en 7, hallar el período de vida media de la reacción (t1/2). 10. Trazar la gráfica de [Na2S2O3] contra tiempo, analizar. TABLA DE RESULTADOS

T (K)

n

k(min-1)

T1= T2=

25 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

Eac (cal/mol)

t1/2(min)

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GRAFICAS Recuerde que debe presentar las siguientes gráficas: 1. 2. 3. 4.

Log V contra Log[Na2S2O3] Log k contra 1/T (K) Log [Na2S2O3] contra t (min) [Na2S2O3] contra t (min)

CUESTIONARIO: 1. A qué temperatura ocurrió más rápida la reacción? Qué tipo de parámetros obtenidos por usted en esta práctica, justifican su respuesta? 2. ¿Por qué se trabaja con ácido clorhídrico de concentración constante (1M)? 3. ¿qué significados tienen los valores de la energía de activación, el valor de frecuencia de Arrhenius y el período de vida media, determinados por usted en este experimento? 4. Cuáles son las principales aplicaciones de la cinética química a nivel Ambiental? BIBLIOGRAFÍA

BRICEÑO, Carlos Omar. QUIMICA. BOGOTÁ : EDUCATIVA, 1993, pág. 682. BROWN, Theodore y LEMAY, Eugene H. Química. Mexico D.F : Prentice Hall, 1987. pág. 895. CHANG, Raymond y COLLEGE, Williams. Química. 7 ed. Mexico, D. F : Mc Graw-Hill Interamericana, S.A, 2002. pág. 732. CURTIS, Helena. BIOLOGÍA. Buenos Aires : Panamericana, 2001. pág. 1500. GRANADOS MORENO, Jairo. Fisicoquímica Aplicada. 1ed. Bogotá : Arfo Editores Ltda, 1996. pág. 436. RAMETTE, Richard W. Equilibrio y Análisis químico. Mexico : Fondo Educativo Interamericano, 1983.

LEVINE IRA N.(1996) Fisicoquímica , Ed McGraw-Hill, cuarta edición. Madrid, España ROMERO C Y BLANCO L (1996).Tópicos en química básica, experimentos de laboratorio. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Bogotá D.C CASTELLAN W., Fisicoquímica,(1987) , Pearson Educación, México D.F , Segunda edición

26 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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PRÁCTICA 4: ADSORCIÓN DE SOLUCIONES ACUOSAS DE ÁCIDO ACÉTICO EN SUELOS Y CARBÓN ACTIVADO OBJETIVOS 1. Determinar la adsorción de 2 soluciones de ácido acético, en muestras de suelo y carbón activado, mediante titulación ácido-base. 2. Encontrar la constante de equilibrio de adsorción del ácido acético (K) y el número de moles por gramo, que son necesarios para formar una monocapa (N m), lo mismo que la fracción de superficie sólida cubierta por las moléculas adsorbidas( ), en las dos muestras analizadas. 3. Estudiar el proceso a dos temperaturas (T1 y T2), con el fin de calcular el calor diferencial ó variación entálpica(ΔH) de adsorción en las muestras de suelo y carbón activado. FUNDAMENTO TEÓRICO La adsorción, es la transferencia selectiva de uno o más solutos (adsorbato) de una solución a una de partículas sólidas (adsorbente). Con este término, se describe el hecho de que hay una concentración mayor de moléculas absorbidas en la superficie del sólido que en el gas o en la solución. En forma similar, la operación inversa, denominada desorción, produce la separación de las especies que se encontraban originalmente en el sólido. En general, la Adsorción incluye la acumulación de moléculas de soluto en una interfase; Tal acumulación por unidad de área es pequeña, por consiguiente, se prefieren sólidos altamente porosos con áreas internas muy grandes por unidad de volumen y con superficies irregulares, donde las energías están dadas principalmente por las fuerzas de Van der Waals. Como ejemplos clásicos de estos adsorbentes comúnmente usados en la industria, se tiene: carbón activado, alúmina (Al2O3), gel de sílice (SiO2), zeolitas y tamices moleculares. Una particularidad de las interacciones de adsorción es el hecho de que la molécula que se adsorbe interactúa, no solo en el centro en la superficie del absorbente (ión, átomo o molécula que forman su malla), sino con varios centros vecinos. El 27 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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fenómeno de adsorción tiene mucho en común con la asociación molecular de los líquidos, debido a la formación de un enlace de hidrógeno entre la molécula del adsorbato y los correspondientes grupos o iones en la superficie del adsorbente. Así, cuando se adsorben moléculas de agua, alcoholes, éteres, aminas, etc, en adsorbentes cuya superficie esté cubierta por grupos de hidroxilo, se produce una formación de complejos moleculares con puentes de hidrógeno (Guerasimov Y., et al. 1980) Cuando las moléculas adsorbidas reaccionen químicamente con la superficie del solido el fenómeno se denomina Quimiosorción. Debido a que en este caso se rompen y forman enlaces químicos, la entalpía de adsorción tiene intervalos análogos al de una reacción química, con valores cercanos a 400 KJ (Castellan G., 1987). Con relación a los suelos y el carbón activado, su comportamiento químico depende del carácter ácido o básico de su superficie. Esto está asociado a diversos grupos funcionales de tipo orgánico que contienen el oxigeno, tal es el caso de los grupos carbonilo o carboxilo. La adsorción está influenciada por la naturaleza química de la superficie, dimensiones de los poros del adsorbente y por las propiedades de las soluciones. En la superficie del suelo, la sílice o del carbón activado, se adsorben con especial fuerza, las moléculas que puedan formar, con los grupos oxhidrilos de la superficie, enlaces de hidrógeno (fenoles, alcoholes, agua) y complejos de Quimiosorción (aminas). Adsorción superficial de sólidos La ecuación general (Guerasimov Y, et al. 1980) de la isoterma de adsorción de las soluciones binarias es:

=

28 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

(1)

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donde: adsorción;

= composición de la solución superficial;

= constante de Equilibrio de

= Fracción molar de la solución volumétrica

Dicha ecuación (1), es similar a la ecuación de Lagmuir para la adsorción de soluciones (Shoemaker y Garland., 1968):

(2)

Donde: = fracción de superficie sólida cubierta por las moléculas adsorbidas.

= concentración de la solución en equilibrio Además,

(3)

Donde: N: Representa el número de moles adsorbidos por gramo de sólido para un soluto en equilibrio de concentración C Nm : Es el número de moles por gramo, que son necesarios para formar una monocapa Sustituyendo (3) en (2) y reorganizando, se obtiene la ecuación (4).

(4)

29 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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Por lo tanto, al graficar C/N en función de C, se obtendrá una línea recta, de pendiente: 1 /Nm e intercepto: 1/ K. Nm. De estos valores, se podrá calcular Nm y K , así:

(5)

(6)

Conociendo el área ( ), en Angstron cuadrados (27A°2), ocupada por una molécula adsorbida sobre una superficie, entonces el área específica (A) en m2/g, estará dada por: (7) Na: Número de Avogadro (6,023 x 1023) Otra forma de encontrar K y Nm, es plantear la ecuación de la doble recíproca de la isoterma de Langmuir así:

(8)

De tal forma que al graficar: 1/N contra 1/ C, se obtiene una línea recta cuya pendiente resulta:

(9)

y el intercepto ó punto de corte sobre el eje Y es:

30 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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(10)

Por lo tanto, de la expresiones (9) y (10), se pueden calcular: Influencia de la Temperatura en la adsorción de las soluciones La variación de la temperatura, puede influír directamente en la adsorción de las soluciones, especialmente cuando éstas son solubles entre sí; Así, la adsorción de las soluciones disminuye con el aumento de la temperatura. Este es un caso normal de la influencia inversa en la concentración de la sustancia adsorbida, del campo adsortivo de la superficie y del aumento de la energía cinética de las moléculas con la temperatura (Guerasimov., et al .1980). Con base en la teoría termodinámica de adsorción de soluciones, se puede plantear la relación entre concentración y temperatura mediante la siguiente expresión (Shoemaker, 1968).

(11) donde: ΔH, es el calor diferencial (ó variación entálpica) para el proceso de adsorción a presión y fracción superficial constante. T: Temperatura; C: Concentración Reordenando e integrando la ecuación (11) se obtiene:

]

(12)

en donde: C1 : es la concentración inicial de la solución a la temperatura más baja: T 1 31 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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C2: Es la concentración final de la solución a la temperatura más alta: T 2 R: 1,98 cal/mol.K ó 8,31J/ mol.K De la ecuación (12), el valor de ΔH, se puede calcular mediante la expresión:

(13)

MATERIALES Equipo de Titulación: Soporte universal, bureta, Pinzas, erlenmeyer de 250mL , probeta de 100mL, embudo de filtración, espátula metálica, pipeta de 10mL, papel filtro, Termoagitadores magnéticos ó varillas agitadores de vidrio, baño termostatado, beaker de 250mL, balanza analítica. Reactivos : Ácido acético glacial, Carbón activado, Hidróxido de sodio 0,1 N, Ácido acético: 0,150 M y 0,050M, Fenolftaleina, muestra de suelo seco. PROCEDIMIENTO 1. Alistar 4 erlenmeyers ó Beakers de 250mL y rotularlos así: S1; S2; CA1; CA2. 2. Pesar en balanza analítica,4 muestras así: dos, de +/- 1 gramo de suelo y dos de +/1 gramo de carbón activado, registrar los valores como: Ws y Wca, en su tabla de datos. 3. Colocar las muestras de suelo en S1 y S2 y las de carbón activado en los erlenmeyer respectivos: S2 y CA2 4. Adicionar 100 mL de solución de ácido acético: 0,150M en los frascos rotulados: S1 y CA1. También agregar 100mL de ácido acético: 0,050M en los erlenmeyer: S2 y CA2, respectivamente.

32 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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5. Tapar rápidamente los recipientes y agitar periódicamente durante 30 minutos en agitadores magnéticos ó con varilla de vidrio; después, dejar reposar por 15 minutos a temperatura ambiente: T1, la cual se debe medir con el termómetro. 6. Posteriormente, cada muestra se filtra sobre papel filtro cuantitativo, desechando los primeros 10 mL del filtrado, como medida de precaución contra la adsorción del ácido por el papel filtro. 7. Tomar con pipeta, exactamente 25 mL del filtrado de S1 y colocarlos en el erlenmeyer del equipo de titulación. Adicionar 3 gotas de fenolftaleína y agitar suavemente por 10 segundos. 8. Alistar la bureta, lavarla, purgarla, colocarla en el soporte universal y cargarla con NaOH 0,1N; enrasarla, ajustando el nível del líquido a cero. 9. Ubicar el erlenmeyer bajo la Bureta y titular, adicionando gota a gota el NaOH sobre la solución presente en el erlenmeyer (el cual se agita suavemente), hasta que aparezca y permanezca un color rosado ó violeta pálido. Registrar los mililitros gastados de NaOH en su tabla de datos. 10. Repetir secuencialmente los pasos 7,8 y 9, con los tres filtrados restantes y registrar los mL gastados de NaOH en la tabla de datos. 11. Repetir todo el experimento, etapas 1 a 10, a una temperatura más alta: T2 ,cercana a 40°C, colocando los frascos en un termostato ó baño de María. TABLA DE DATOS Tabla 1: Datos para la adsorción de soluciones acuosas de ácido acético sobre suelos y carbón activado, a las dos temperaturas trabajadas.

mL NaOH 0,1N Muestras

Simbología

Wm (g)

[Ác.acético] T1: ___°C

S1

Ws1:

0,150M

S2

Ws2:

0,050M

Suelo

33 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

T2:___ °C

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Carbón Activado

CA1

Wca1:

0,150M

CA2

Wca2:

0,050M

CÁLCULOS Y GÁFICAS 1. Milimoles iniciales de ácido acético(H+), presentes en los 4 erlenmeyer, a la temperatura T1

2. Milimoles finales de ácido acético(H+), neutrlizados por el NaOH, en cada erlenmeyer, a la temperatura T1

3. Número de moles de ácido, adsorbidos por gramo de suelo (N),en cada concentración de ácido acético(Frascos S1 y S2), a T1

4. Número de moles de ácido, adsorbidos por gramo de carbón activado (N), en cada concentración de ácido acético(Frascos CA1 y CA2), a T 1

5. Concentración Final del ácido acético, posterior al proceso de adsorción, en los frascos S1, S2, CA1, y CA2, a T1

34 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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6. Repetir este tipo de cálculos para el experimento realizado a la temperatura: T 2 7. A partir de los valores de N y Cf, calculados para cada temperatura, completar la siguiente tabla:

Tabla 2: Resultados de la adsorción de soluciones acuosas de ácido acético sobre suelos y carbón activado, a las dos temperaturas trabajadas.

Recíprocos Muestras

Temp (°C)

N(mmol/g)

Cf(M)

1/ N S1

T1

S2

T1

S1

T2

S2

T2

CA1

T1

CA2

T1

CA1

T2

CA2

T2

1/ Cf

:

8. Con base en los valores der la tabla 2, trazar las gráficas de : 1/ N versus 1/ Cf, para cada muestra trabajada( suelo y carbón activado), a la respectiva temperatura: T 1 y T2 9. Encontrar la pendiente( m) de cada recta, lo mismo que su intercepto (b) sobre el eje Y ( para cada pareja de datos, a la temperatura trabajada)

35 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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10. A partir de las pendientes e interceptos calculados, encontrar los valores de: Nm , KyAy

teniendo en cuenta las ecuaciones 3, 7, 9 y 10 del fundamento teórico.

11. Utilizando la ecuación 13, determinar el calor diferencial de adsorción (

), en

cada una de las muestras estudiadas. TABLA DE RESULTADOS Tabla 3: Parámetros para la adsorción del ácido acético sobre suelo y carbón activado Muestras

Temp (°C)

S1

T1

S2

T2

CA1

T1

CA2

T2

Nm(mmol/g)

K

A(m2/g)

(cal/mol)

(J/ mol)

:

GRÁFICAS Elaborar un diagrama de barras que muestre los resultados obtenidos DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Analizar, discutir y confrontar los resultados obtenidos, con su revisión de literatura CONCLUSIONES Plantear por lo menos 4 conclusiones finales relacionadas con lo discutido en los resultados de la práctica.

CUESTIONARIO 1. Consultar: tipos de adsorción, tipos de carbón activado y sus aplicaciones ambientales

36 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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2. ¿Qué significa calor diferencial de adsorción y cuáles serían sus aplicaciones ambientales? 3. ¿Cuál es la diferencia fisicoquímica, entre la adsorción de soluciones sobre suelos y carbón activado?

BIBLIOGRAFÍA BRICEÑO, Carlos Omar. QUIMICA. BOGOTÁ : EDUCATIVA, 1993, pág. 682. BROWN, Theodore y LEMAY, Eugene H. Química. Mexico D.F : Prentice Hall, 1987. pág. 895. CHANG, Raymond y COLLEGE, Williams. Química. 7 ed. Mexico, D. F : Mc Graw-Hill Interamericana, S.A, 2002. pág. 732. CURTIS, Helena. BIOLOGÍA. Buenos Aires : Panamericana, 2001. pág. 1500. GRANADOS MORENO, Jairo. Fisicoquímica Aplicada. 1ed. Bogotá : Arfo Editores Ltda, 1996. pág. 436.

PRÁCTICA 5: ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DE SUELOS

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A. Elementos necesarios para la práctica

Protocolos guía de la actividad, Preinformes impresos, Bata blanca ¾, cinta de enmascarar, bayetilla roja, vidriolap, muestras recolectadas y empacadas según la guía didáctica, libreta de anotaciones, lápiz, cámara fotográfica. B. PRODUCTOS A ENTREGAR  Al tutor de práctica: 1. Todos los Preinformes de las prácticas, acorde al formato presentado en el foro de trabajo colaborativo y que se anexa a la presente. 2. Los grupos de trabajo deberán entregar el informe de laboratorio, según los lineamientos establecidos en la guía de actividades del trabajo colaborativo y que también se anexa a este documento 3. Respuestas a la preguntas planteadas al final de cada guía.  Al Director de Curso ó tutor Virtual Todos los estudiantes (sin excepción) que realizarán sus prácticas en laboratorios de otras zonas, diferentes al de la sede nacional JCM, deben elaborar obligatoriamente los dos productos especificados en la guía de actividades, colgada en el foro de trabajo colaborativo y enviarlos al foro mencionado , teniendo en cuenta la fecha límite allí señalada. 3.EVALUACIÓN La evaluación se discriminará así: 60 % valorado por el tutor de la práctica y un 40 % calificado por el Director de curso ó tutor virtual. En general, La calificación Final (sobre 150 puntos) del trabajo colaborativo se realizará de acuerdo con la siguiente rúbrica.

38 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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RÚBRICA DE TRABAJO COLABORATIVO (Evaluación Final) TUTOR DE PRÁCTICA Ítem evaluado

Participación en el desarrollo de la práctica

Entrega de datos

Preinformes

Organización del informe

Valoración baja

Valoración Media

Valoración Alta

El estudiante no participó en el desarrollo de la práctica (Puntos=0) El estudiante no entregó tablas de datos

El estudiante tuvo una baja participación en la práctica (Puntos=8) Las tablas de datos están incompletas

El estudiante participó activamente en la práctica (Puntos=15) Las tablas de datos, cumplen con lo solicitado

(Puntos=0)

(Puntos=5)

(Puntos=10)

El estudiante no entregó preinformes (Puntos=0)

Los preinformes está incompletos (Puntos=5) Aunque el documento presenta una estructura base, la misma carece de algunos elementos del cuerpo solicitado

Los preinformes cumplen con lo solicitado (Puntos=10)

El informe no tuvo en cuenta las normas básicas, indicadas en la guía de actividades (Puntos = 0)

El documento presenta una excelente estructura, acorde a la guía de actividades

Máximo Puntaje

15

10

10

20

(Puntos =20)

(Puntos =10) Estructura y coherencia del informe

El documento no siguió los lineamientos del modelo artículo científico

El documento está incompleto (Puntos=10)

39 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

El informe cumplió con objetivos y lineamientos del modelo artículo, científico de

25

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(Puntos = 0)

manera satisfactoria (Puntos = 25)

Desarrollo de competencias

El estudiante no logró desarrollar las competencias planteadas para la actividad (Puntos = 0)

El estudiante logró desarrollar parcialmente las competencias planteadas para la actividad

El estudiante logró desarrollar satisfactoriamente las competencias planteadas para la actividad

10

(Puntos = 10)

(Puntos = 6) Total de puntos posibles

90

DIRECTOR DE CURSO Ó TUTOR VIRTUAL Ítem evaluado

Valoración baja

Valoración Media

Valoración Alta

Participación en el Foro de trabajo colaborativo

El estudiante no participó en el Foro (Puntos=0)

El estudiante tuvo una baja participación en el foro (Puntos=2)

Estructura y coherencia del informe ILAC

El documento PDF, no siguió los lineamientos del modelo artículo científico (Puntos = 0)

El documento PDF está incompleto (Puntos=10)

El estudiante participó activamente en el foro (Puntos=5) El informe PDF, cumplió con objetivos y lineamientos del modelo artículo, científico de manera satisfactoria (Puntos = 25)

El documento no tuvo en cuenta las normas básicas, indicadas

Aunque el documento presenta una estructura base, la misma carece

Organización del informe UVE con hipervínculos

40 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

El documento presenta una excelente estructura y navegavilidad,

Máximo Puntaje

5

25

15

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en la guía de actividades (Puntos = 0)

Ejercicios Aplicados

El grupo no desarrolló los ejercicios aplicados (Puntos=0)

Autoevaluación

El grupo no desarrolló la autoevaluación de los laboratorios (Puntos=0)

de algunos elementos del cuerpo solicitado (Puntos =10) El grupo desarrolló los ejercicios de forma incorrecta e incompleta (Puntos=5) El grupo desarrolló la autoevaluación en forma parcial (Puntos=2)

acorde a la guía de actividades (Puntos =15) El grupo desarrolló correctamente los ejercicios y en forma completa (Puntos=10)

10

El grupo desarrolló completa y correctamente la autoevaluación (Puntos=)

5

Total de puntos posibles

60

II – ACTIVIDADES PARA EL TUTOR El tutor de práctica, debe entrar en contacto desde el inicio del período académico con el director de curso, con el objetivo de conformar la red de tutores, la cual se trabajará desde los correos institucionales Logística y desarrollo de la práctica    



Selección del sitio donde se desarrollará la práctica Aseguramiento logístico para desarrollo de la práctica Entrega de la guía a los estudiantes y seguimiento de la práctica: Su rol debe ser de orientador y facilitador en el desarrollo de las actividades. Conclusiones de la práctica. Establecer un mecanismo que permita el intercambio de ideas, aclaración de dudas y planteamiento de conclusiones de manera conjunta. Evaluación. El tutor realizará la evaluación de la práctica de acuerdo con la rúbrica.

1. Informe de Actividades

41 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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El tutor de prácticas deberá elaborar un informe sobre el desarrollo de las actividades del componente práctico el cual debe ser entregado al director de curso. Dicho informe estará compuesto por los siguientes formatos diligenciados

Formato 1: Datos generales de la práctica CONTROL Y SEGUIMIENTO AL DESARROLLO DEL COMPONENTE PRÁCTICO Nombre del tutor CEAD donde se encuentra el tutor Curso Título de la práctica Fecha de realización

Dia:______________ Mes_______________ Año:_________

Lugar donde se desarrolló la práctica

Lugar: ____________________________________________ Municipio:_______________ Departamento:______________

Temas abordados en la práctica

Materiales y equipos empleados en la práctica

Observaciones

42 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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Costo aproximado

Transporte:________________________________________ Materiales y equipos:________________________________

Formato 2: Registro de asistencia de los estudiantes a las actividades prácticas No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

REGISTRO DE ASISTENCIA DE ESTUDIANTES A LAS ACTIVIDADES PRÁCTICAS NOMBRES APELLIDOS CODIGO

FIRMA

Nombre: _________________________________________ Datos del tutor

Cédula: ____________ Firma: ________________________ Correo___________________________________________ Teléfonos _______________ Celular __________________ Evidencias del desarrollo de la práctica (Fotografías, videos, etc).

Anexos

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Formato 3: Reporte de calificaciones obtenidas por los estudiantes REPORTE DE CALIFICACIONES Curso: __________________________ Código:__________________________ Título de la práctica: _______________ ________________________________

No

Apellidos y Nombres

Código

CEAD:_______________________________ Fecha:_______________________________ Tutor: _______________________________ Firma:_______________ Cédula:_________ Participación en el desarrollo de la práctica

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

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Informe

Redacción y ortografía

Total en puntos

Justificación

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ANEXOS PRESENTACIÓN DE INFORMES Y PREINFORMES

La elaboración de pre informes tiene como objetivo permitir que el estudiante se prepare con las bases teóricas sobre la práctica que va a realizar. Dado que las actividades dentro de un laboratorio de química pueden llevar a riesgos personales, es imperativo que tanto estudiantes como tutor sepan exactamente qué es lo que van a hacer y cómo lo van a hacer. Seguidamente se muestran los parámetros para la presentación de pre informes de práctica de química inorgánica. El pre informe debe contener los siguientes elementos: -

-

Identificación de la práctica (nombre) Identificación del estudiante Objetivos Marco teórico: descripción breve sobre los fundamentos deóricos que van a comprobarse, esta información debe ser adicional a la mostrada en el protocolo de prácticas Diagrama de flujo del proceso a seguir en el laboratorio Respuesta a las preguntas teóricas, el estudiante deberá consultar la información que pueda responder las preguntas planteadas al final de cada protocolo de práctica Tabla de datos que el estudiante completará durante el desarrollo de la práctica

Este pre-informe deberá entregarse al inicio de cada sesión de prácticas, para su revisión por parte del tutor de la actividad práctica, dependiendo de esto, el tutor decidirá si el estudiante se encuentra preparado o no para realizar la actividad. Queda a discreción del tutor de la actividad práctica la realización de quices cortos sobre el fundamento teórico o el proceso que debe seguirse en cada actividad. Al final de cada actividad el grupo colaborativo de estudiantes deberá completar el pre informe con las tablas de datos recogidas durante la experiencia y entregar un preinforme completo al tutor de la actividad identificando claramente los integrantes del gupo colaborativo y el número de grupo de laboratorio; los datos deberán estar escritos tal y

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como se registraron, sin ningún tipo de tratamiento matemático y con el número de cifras significativas correcto. INFORME FINAL 

Trabajo intelectual del equipo: En esta etapa, los estudiantes harán la discusión y aportes individuales para la construcción del informe modelo artículo científico (ILAC) y la presentación en power-point de un Diagrama UVE con hipervínculos, según la distribución de prácticas indicadas por el docente director de curso, como productos final del proceso.



La figura 1, resume las etapas requeridas en todo el proceso:

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Figura 1: Diagrama de flujo de las actividades a desarrollar en las prácticas de laboratorio PRODUCTOS FINALES: I.

Informe en Modelo Artículo Científico (ILAC)

Cuando se solicite este tipo de producto: cada grupo colaborativo, debe construir un documento con las siguientes características:

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

Márgenes de 2 cm, letra arial 12 (para títulos y subtítulos); 11(texto y contenidos) y 10, para: Resumen, subíndices y superíndice



Interlineado 1cm, para el resumen y 1,5 cm para el texto.



Portada, donde se indique: Integrantes del grupo, código, correo electrónico, CEAD, Tutor virtual, fecha de entrega.



El contenido deberá incluír: Resumen (máximo 8 líneas); palabras claves (6). Introducción (Máximo 16 líneas). 1. Fundamentación Teórica (Revisión de literatura) 1.1Mapa conceptual, utilizando los conceptos propuestos 1.2Mentefacto conceptual, utilizando los conceptos propuestos 2. Materiales y Métodos. 2.1 Cuadro 1: Lista de equipos utilizados 2.2 Cuadro 2 : Lista de reactivos utilizados 2.3 Procedimientos: Cuadro 3: Técnicas Analíticas utilizadas 2.3.1 Protocolos de muestras biológicas estudiadas (Elaborar una ficha ó formato que muestre la información fundamental sobre el origen de cada una. Por ej: especie, nombre científico, lugar de muestreo, datos ambientales) 2.3.2 Flujograma general de los procedimientos desarrollados que incluye: Video ó

fotografías que sustentan los procesos desarrollados (en Word : hacer click en insertar ,formas y diagrama de flujo) 3. Resultados y discusión. 3.1 Tabla de datos 3.2 Ecuaciones de cálculo 3.3 Tablas de resultados 3.4 Gráficas estadísticas (diagramas de barras) 3.5 Discusión e interpretación de los resultados 4. Conclusiones (cinco) 5. Bibliografía consultada (mínimo 6 referencias)  Normas APA. 48 Elaboró: Prof: Jairo Granados., MSc. Docente ECAPMA.

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6. Diagrama UVE heurístico del experimento 7. Pruebas de Autoevaluación de la práctica II. Diagrama UVE Heurístico con hipervínculos (Power-Point) Cuando se solicite este tipo de producto, entonces, cada grupo colaborativo, construye un documento en Power-point, con las siguientes características: 1. Portada 2. Introducción (esquematizada) 3. Revisión de Literatura (Mentefacto ó mapa conceptual) 4. Metodología (Diagrama de flujo del experimento, utilizando fotos ó video) 5. Diagrama UVE heurístico completo, con hipervínculos 6. Ecuaciones de cálculo, Tablas y gráficas que no se incluyan en el diagrama UVE heurístico 7. Conclusiones (esquematizadas) 8. Bibliografía consultada: textos, artículos científicos y páginas web (Mínimo 6) 9. Pruebas Autoevaluativas de la práctica  Para el buen desarrollo del trabajo, se debe tener en cuenta la siguiente información : Práctica

Descripción

Producto final

1

Determinación de la entalpía molar de disolución y entropía de una mezcla binaria

Informe en Modelo Artículo Científico (ILAC)|

2

Determinación de la constante universal de los gases

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Informe en Modelo Científico (ILAC)

Artículo

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3

4

Cinética de la descomposición del Tiosulfato de sodio, por medio del HCl concentrado.

Informe en Modelo Científico (ILAC)|

Artículo

Adsorción de soluciones acuosas de Diagrama UVE Heurístico con ácido acético en suelos y carbón hipervínculos (Presentación Poweractivado Point)

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