UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 401581 – ESTRUCTURA DE LA MATERIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO

401581–ESTRUCTURA DE LA MATERIA Msc. DOLFFI RODRÍGUEZ CAMPOS (Directora Nacional)

Lic JENNY PAOLA ORTEGA Acreditadora

ARBELÁEZ AGOSTO DE 2013

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2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

Las guías del componente práctico del curso ESTRUCTURA DE LA MATERIA fueron diseñadas en el 2011 por la Msc DOLFFI RODRÍGUEZ CAMPOS, docente de carrera de la UNAD CEAD Arbeláez. La realización de las guías contó con las observaciones y sugerencias del Químico MANUEL LOZANO RIGUEROS. En el segundo semestre de 2012, la docente Dolffi Rodríguez, rediseñó las guías de laboratorio, ajustando algunas prácticas e incorporaron otras, de acuerdo a los contenidos del módulo y a la propuesta realizada por los docentes Pamela Patricia Zorro, Julia Stella Díaz, Johny Roberto Rodríguez de la sede Nacional José Celestino Mutis El presente documento cuenta con los últimos lineamientos emitidos por la UNAD con el fin de que pueda ser publicada en los Repositorios autorizados de la Universidad. Este documento se puede copiar, distribuir y comunicar públicamente bajo las condiciones siguientes: • Reconocimiento. Debe reconocer los créditos de la obra de la manera especificada por el autor o el licenciador (pero no de una manera que sugiera que tiene su apoyo o apoyan el uso que hace de su obra). • No comercial. No puede utilizar esta obra para fines comerciales. • Sin obras derivadas. No se puede alterar, transformar o generar una obra derivada a partir de esta obra. • Al reutilizar o distribuir la obra, tiene que dejar bien claro los términos de la licencia de esta obra. • Alguna de estas condiciones puede no aplicarse si se obtiene el permiso del titular de los derechos de autor • Nada en esta menoscaba o restringe los derechos morales del autor.

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3. ÍNDICE DE CONTENIDO

Pág. 5. CARACTERÍSTICAS GENERALES ....................................................................................................................... 7 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................. 7 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................................................... 8 INTENCIONALIDADES FORMATIVAS ................................................................................................................... 9 DENOMINACIÓN DE PRÁCTICAS ....................................................................................................................... 10 SEGURIDAD INDUSTRIAL .................................................................................................................................. 10 PRÁCTICA 1. INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO..................................................................... 14 PRÁCTICA 2. OPERACIONES BÁSICAS DE LABORATORIO .................................................................................. 30 PRACTICA 3 DENSIDAD Y VISCOSIDAD DE SOLUCIONES ................................................................................... 52 PRÁCTICA 4. NÚMERO DE AVOGADRO Y EL CONCEPTO DE MOL .................................................................... 61 PRÁCTICA 5. DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN PORCENTUAL DE UN COMPUESTO .............................. 70 PRÁCTICA 6. TÉCNICAS BÁSICAS DE SEPARACIÓN ........................................................................................... 77 PRACTICA 7. DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES................................................ 88 PRÁCTICA 8. SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS ............................................................................... 99 PRACTICA 9. ALCALIMETRÍA Y ACIDIMETRÍA ................................................................................................. 112 PRÁCTICA 10. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA ................................................................................. 121 ANEXO GUÍA PARA LA PRESENTACIÓN DE PRE-INFORME E INFORME DE LABORATORIO ............................. 128

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4. LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Valores de viscosidad para el agua a diferentes temperaturas .......................................... 57 Tabla 2 Valores de la constante universal de los gases expresada en diferentes unidades ............. 91 Tabla 3 Volúmenes y temperaturas de CO2 obtenidos en las 5 experiencias ................................... 94

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4.1 LISTADO DE GRÁFICOS Gráfica 1 Ejemplo de representación gráfica de resultados (diseñado por Dolffi Rodríguez; 2011) 58 Gráfica 2. Relación entre V y n con P y T constantes ........................................................................ 90 Gráfica 3 Volumen de base vs Volumen de ácido obtenidos en un proceso de titulación (Elaborado por: Dolffi Rodríguez, 2011) ............................................................................................................ 118

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4.2 LISTADO DE FIGURAS

Figura 1 Material Volumétrico .......................................................................................................... 32 Figura 2. Diferentes meniscos ........................................................................................................... 33 Figura 3. Lectura del menisco ........................................................................................................... 33 Figura 4 Menisco y error de paralaje. La vista debe dirigirse al punto medio de la curvatura del menisco; en un plano horizontal nunca se observa ni por encima ni por debajo del eje visual. ..... 34 Figura 5 Tipos de pipetas. (1 Pipeta graduada para medir cualquier volumen, 2 y 3 Pipetas calibradas para medir un determinado volumen.) ........................................................................... 34 Figura 6 Uso de la Pipeta volumétrica............................................................................................... 35 Figura 7 Procedimiento para llenar la bureta. Con la llave de paso cerrada se vierte el líquido titulante arriba de la bureta, usando un embudo para evitar que el líquido se derrame. ............... 35 Figura 8 Forma adecuada de usar la bureta...................................................................................... 36 Figura 9. Montaje de titulación ......................................................................................................... 57 Figura 10 Montaje de destilación sencilla ......................................................................................... 81 Figura 11 Montaje de separación por evaporación .......................................................................... 83 Figura 12. Montaje de Filtración ....................................................................................................... 84 Figura 13 Montaje de cuba hidroneumática para obtener gas carbónico....................................... 93 Figura 14 Montaje para evaporar la solución salina (Diseñado por Dolffi Rodríguez) ................... 104 Figura 15 Montaje sistema de calentamiento (Diseño: Msc Dolffi Rodríguez, 2012) ..................... 107 Figura 16. Montaje de titulación (Adaptado por Dolffi Rodríguez) ................................................ 116

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5. CARACTERÍSTICAS GENERALES Se presenta a la comunidad académica, en especial a los estudiantes de química de la UNAD, el protocolo de laboratorio del curso estructura de la materia, elaborado bajo los principios metodológicos de la educación superior a distancia. El curso es teórico-práctico corresponde a tres créditos académicos, y se inscribe en el campo de formación disciplinar. Por lo tanto, el objetivo fundamental del componente práctico es desarrollar habilidades en la comprensión conceptual y procedimental de las principales leyes y teorías científicas que rigen el estudio de la química y por ende de los cambios, interacciones y dinámica molecular de la materia.

INTRODUCCIÓN

En el presente documento se presentan diez prácticas de laboratorio: Introducción al trabajo en el laboratorio, operaciones básicas en el laboratorio, Propiedades físicas: Densidad y viscosidad, número de Avogadro y el concepto de mol, Determinación de la composición porcentual de un compuesto, técnicas básicas de separación, gases, soluciones y propiedades coligativas, Alcalimetría y acidimetría y pH, y finalmente ley de la conservación de la masa. En estas prácticas se plantean una serie de objetivos, propósitos, metas y competencias que se pretenden alcanzar en el desarrollo de las mismas. Al finalizar cada práctica se obtendrá una serie de datos (valores, gráficas, etc) que deben plasmarse en un informe de laboratorio y analizarse contrastando lo hallado a nivel experimental con lo contemplado en la teoría. Por último, se recomienda revisar detalladamente la bibliografía expuesta al final del protocolo, con el fin de realizar consultas especializadas orientadas a profundizar los temas trabajados a nivel de laboratorio, de tal forma que el estudiante promueva la autogestión de su aprendizaje 7

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autónomo independiente. El componente práctico del curso estructura de la materia, es relevante para el desarrollo de habilidades cognitivas y procedimentales, tales como: la búsqueda de información, el análisis, la síntesis, el trabajo colaborativo, la reflexión, individual, entre otras. El trabajo en el laboratorio ayuda a generar ambientes propicios para el logro de aprendizajes significativos. Por lo tanto, con las prácticas de laboratorio se pretende analizar las principales leyes y teorías científicas que hacen de la química una ciencia vanguardista que dinamiza y rige los principales procesos industriales y biológicos que se desarrollan en este planeta. JUSTIFICACIÓN

Es decir, el componente práctico del curso, pretende complementar los temas trabajados en la teoría a través del desarrollo de los pre-informes e informes de laboratorio. En el desarrollo de los informes de laboratorio se utilizaran herramientas como mapas conceptuales, mentefactos, diagramas de causa efecto, entre otros. Estos instrumentos fomentan en el estudiante la reflexión, el análisis y la creatividad, facilitan la organización lógica de los contenidos de aprendizaje, le permiten organizar su pensamiento, interpretar los conceptos teóricos. Por último, se hace indispensable para lograr el mayor éxito en las prácticas, que los estudiantes tengan conocimiento básico del manejo de material de laboratorio y la fundamentación teórica de los temas a trabajar en cada una de ellas.

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Propósitos 1. Permitir a través del desarrollo de las prácticas ampliar y profundizar en los conceptos teóricos trabajados en el curso. 2. Desarrollar competencias en análisis de gráficas e interpretación de resultados experimentales. 3. Promover los procesos de investigación a través de las prácticas de laboratorio desarrolladas. Objetivos 1. Desarrollar habilidades en el manejo de material de laboratorio a través del desarrollo de las diferentes prácticas. 2. Interpretar gráfica, analítica y significativamente los resultados obtenidos en las actividades experimentales. 3. Desarrollar habilidades y generar actitudes hacia los procesos de investigación. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS

Metas 1. El estudiante interpretará las gráficas y resultados obtenidos en las actividades experimentales de forma analítica y significativamente. 2. El estudiante apropiará y aplicará el lenguaje técnico y científico propio de un laboratorio de química. 3. El estudiante presentará un informe de laboratorio de los resultados obtenidos en las diferentes prácticas utilizando los conceptos teóricos. Competencias 1. El estudiante desarrollar habilidades en el manejo de material de laboratorio a través del desarrollo de las diferentes prácticas. 2. El estudiante desarrolla la capacidad para Interpretar gráfica, analítica y significativamente los resultados obtenidos en las actividades 9

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experimentales. 3. El estudiante interpreta resultados experimentales relacionándolos con la teoría. 4. El estudiante apropia y aplica el lenguaje técnico y científico propio de un laboratorio de química.

DENOMINACIÓN DE PRÁCTICAS

NÚMERO DE HORAS PORCENTAJE CURSO EVALUADO POR PROYECTO

SEGURIDAD INDUSTRIAL

Práctica 1: Introducción al trabajo en el laboratorio. Práctica 2: operaciones básicas en el laboratorio Práctica 3: Propiedades físicas: Densidad y viscosidad Práctica 4: número de Avogadro y el concepto de mol Práctica 5:Determinación de la composición porcentual de un compuesto Práctica 6: Técnicas básicas de separación Práctica 7: gases Práctica 8: soluciones y propiedades coligativas Práctica 9: Alcalimetría y acidimetría y pH Práctica 10: ley de la conservación de la masa. 16 30%

SI___

NO_X_

A continuación se enumera algunas recomendaciones generales de seguridad que se deben tener en cuenta para el trabajo en el laboratorio1: 1. La presencia del estudiante es obligatoria durante todo el tiempo asignado a la sesión de laboratorio. 2. Para el trabajo experimental el estudiante debe tener una blusa de laboratorio que le proteja los vestidos, gafas plásticas para protección de los ojos, un paño para la limpieza, detergente, churrusco, un pincel, jabón de tocador, toallas para cocina, un encendedor o una caja de cerillas. 3. Durante la sesión práctica no se deben realizar otras actividades que pueden ser peligrosas o distraer del trabajo como fumar, comer, escuchar radio, jugar o recibir visitas (si es urgente atender a alguien, salir del laboratorio). 4. No deben estar en el laboratorio personas ajenas a la experiencia, ni niños. 5. Mantener el sitio de trabajo ordenado, limpio y

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GUERRERO R, Humberto y LOZANO RIGUEROS, Manuel. Seguridad en el laboratorio Químico. Bogotá D.C : UNAD, 2009.

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completamente seco. 6. Los reactivos sólidos, los papeles y los restos de cerillas ya utilizados deben ser desechados en la caneca de la basura; nunca en el desagüe ni en el piso. 7. Los ácidos o solventes orgánicos sobrantes deben guardarse en botellones dispuestos especialmente para ese fin, marcados apropiadamente. 8. Confirmar antes de usar un reactivo, que es el requerido, evitando así equivocaciones peligrosas o mortales. 9. Utilizar la cantidad de reactivo necesaria. Si es sólido emplear una espátula limpia y seca. Si es líquido, verter aparte una pequeña cantidad en un vaso de precipitados limpio y seco y tomar el volumen requerido utilizando una pipeta limpia o medir directamente en probeta. 10. Si se requiere diluir un ácido concentrado en agua, verter el ácido sobre el agua con bastante agitación y enfriamiento (especialmente si es sulfúrico), evitando salpicaduras y sobrecalentamientos peligrosos. 11. Manejar los líquidos inflamables (alcohol, acetona, éter) lejos de las llamas y en sitios bien ventilados. 12. Revisar permanentemente el líquido de los baños de maría, para evitar su desecación que puede ser peligrosa. 13. Los tubos de ensayo deben calentarse por la parte superior del líquido, inclinados, con agitación suave, cuidando de no apuntar a ningún compañero; Así se evitarán proyecciones peligrosas provocadas por el sobrecalentamiento del líquido que ocasionan quemaduras. 14. Si una reacción desprende muchos gases, debe ser realizada en la vitrina. 15. Al utilizar un recipiente verificar que está vacío y completamente limpio. 16. No probar los reactivos con la boca; Todos son potencialmente tóxicos por lo que solo se permite hacerlo en casos muy especiales, siguiendo las directrices de la práctica correspondiente Para oler una sustancia (únicamente bajo la supervisión de alguien responsable), se debe dirigir una parte de sus vapores hacia la nariz con la mano y no hacerlo directamente del frasco. 17. Si salpica ácido, base o cualquier otra sustancia en las manos, lavarse con abundante agua y jabón. Si es 11

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en los ojos (por no usar las gafas plásticas) colocarlos bajo el chorro del agua y avisar al profesor. 18. Evitar el pánico cuando ocurra cualquier anomalía. Mantener la puerta y las ventanas del laboratorio siempre abiertas. 19. Si se desconoce el manejo del equipo de laboratorio, pedir instrucciones y dejarlo completamente limpio y apagado después de su uso. 20. Una vez terminada la práctica, revisar que las llaves de agua y gas están bien cerradas y los aparatos eléctricos desconectados.

A parte de las recomendaciones generales de seguridad, se deben tener en cuenta las siguientes: Cuidados con la balanza y bureta2. Para el empleo de la balanza, se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:      

Verificar que esté conectada a la línea voltaje apropiada. Realizar las pesadas utilizando un vidrio de reloj, nunca papel o directamente en el plato metálico. No dejar caer los reactivos sobre el plato de la balanza, si ocurre limpiar inmediatamente utilizando el pincel. No agregar más sustancia cuando la balanza esté en la posición de máxima sensibilidad. Cuando se termine de pesar, la balanza debe quedar apagada y en ceros. Antes de anotar los valores presentados en la pantalla, asegurarse que las puertas laterales estén cerradas para evitar las corrientes de aire.

Bureta: 



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Antes de llenarla con el titulante, Verificar que la llave gira sin problema ni escapes. De lo contrario, desmontarla y lubricarla con grasa controlando el libre giro y la ausencia de fugas (si son de teflón no requieren lubricante). Si no es posible desmontarla, o si después de lubricarla queda con escapes, informarle al encargado del laboratorio quien eventualmente la puede cambiar por otra. Verificar que el líquido fluya sin dejar gotas. Si esto ocurre, lavarla muy bien con agua, jabón, nuevamente agua y luego agua destilada, purgándola finalmente con un poco del reactivo con

Ibid., pág. 10.

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

el que se vaya a efectuar la determinación analítica. Al montarla en el soporte universal, asegurarla firmemente con la pinza y sin romperla.

Material de vidrio Se debe tener precaución con los bordes y puntas cortantes de los tubos u objetos de vidrio.

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6. DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS

PRÁCTICA 1. INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial Otra ¿Cuál

x

Autodirigida

Remota

10% 2 Normas generales, manejo de reactivos, manejo de material de laboratorio, normas generales de seguridad, eliminación y disposición de residuos de laboratorio y primeros auxilios. Propósitos: Lograr que los estudiantes conozcan el manejo de material de laboratorio, normas de seguridad y primeros auxilios para trabajar en laboratorio. Objetivos: 1. Identificar las características y manejo de los diferentes materiales utilizados en el laboratio.

Intencionalidades formativas

2. Reconcer las normas de seguridad y comportamiento dentro de un laboratorio de química. 3. Establecer normas mínimas de seguridad para trabajar en un laboratorio de química Metas: Identificar y aplicar las normas de seguridad de trabajo en el laboratorio de química, reconociendo a su vez los símbolos de peligrosidad usados para determinar las características de sustancias peligrosas. 14

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Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 1. Manejo de equipo de laboratorio asociado con los procedimientos prácticos del curso 2. Apropiación y aplicación del lenguaje técnico y científico propio de un laboratorio de química.

Fundamentación Teórica Parte I En el laboratorio se emplean una variedad de implementos para la realización de las experiencias, algunos de ellos son denominados volumétricos, ya que se usan para medir volúmenes de fluidos, ya sean líquidos o gases, Algunos se emplean para calentar, por lo que se emplean materiales refractarios para su elaboración. Otros materiales se emplean para soporte, que son elaborados de metal, plástico o madera.   



Volumétrico: Dentro de este grupo se encuentran lo materiales de vidrio calibrados a una temperatura dada, permite medir volúmenes exactos de sustancias (matraces, pipetas, buretas, probetas graduadas). Calentamiento o sostén: son aquellos que sirven para realizar mezclas o reacciones y que además pueden ser sometidos a calentamiento (vaso de precipitado, erlenmeyer, cristalizador, vidrio de reloj, balón, tubo de ensayo). Equipos de medición: es un instrumento que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión. Ejs: balanza, pHmetro, termómetro. Equipos especiales: Equipos auxiliares para el trabajo de laboratorio. Ejs: centrífuga, estufa, baño termostático, etc. 1. NORMAS GENERALES:

1.1 Comportamiento en el laboratorio 1. El trabajo en el laboratorio requiere un comportamiento serio, por lo tanto, no se desempeñan otras actividades que no estén relacionadas con éste. 2. El uso de la bata y lentes de seguridad es obligatorio 3. No fumar y comer en este laboratorio, esto reduce el riesgo de ingestión o inhalación accidental de las sustancias químicas. 15

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4. No se debe entrar al laboratorio con Faldas, bermudas y sandalias, se recomienda calzado cerrado. 5. No intente realizar experimentos que no se le hayan indicado. 6. Observar donde se coloca el material caliente. Cerciorarse de que está frío antes de tomarlo con sus manos. 7. Cuando caliente un tubo de ensayo, no lo apunte hacia usted o sus vecinos. Puede proyectarse su contenido. 8. Los tubos de ensayo no se deben calentar por el fondo, sino por las paredes, para evitar la expulsión de su contenido. 9. Nunca probar una sustancia. 10. Al percibir el olor de un líquido, no ponga la cara sobre la boca del recipiente, con su mano abanique el aroma. 11. Cuando se inflaman líquidos contenidos en los matraces o vasos, tape la boca de estos con un vidrio de reloj o con una cápsula. Actúe con calma. Observe la localización del extintor, por si hay que usarlo. 12. No arroje cuerpos sólidos ni sustancias, en los canales o fregaderos. 13. Cada vez que introduzca un termómetro en un tapón agujereado, utilice vaselina para lubricar. 14. Al acabar la práctica, limpiar y ordenar el material utilizado. 2. MANEJO DE REACTIVOS 1. Antes de usar un reactivo, lea dos veces la etiqueta para estar seguro de su contenido. 2. Al diluir cualquier ácido, viértalo con cuidado en agua y agítelo constantemente. Nunca haga la operación inversa, pues libera vapor casi explosivamente. 3. Si cae en usted o en su ropa un ácido, debe colocarse una solución saturada de bicarbonato de sodio, nunca debe lavarse directamente con agua. 4. Nunca coloque las sustancias directamente en los platillos de las balanzas. Pese sobre los vidrios de reloj. Los líquidos se pueden pesar en probetas o en vasos de precipitados. 5. Familiarizarse con la operación de la campana de humos y usarla para todas las reacciones en que se manipulen vapores tóxicos o corrosivos como los de HCl, HNO 3 y NH4OH. 6. La transferencia de volúmenes precisos de soluciones debe efectuarse con pipetas volumétricas previstas de una perilla de succión. 7. Nunca debe pipetearse por aspiración directa con la boca. 8. Las soluciones que se preparan, siempre deben etiquetarse correctamente en el momento de su preparación. 9. Antes de utilizar solventes inflamables (alcohol, éter, acetona, etc.) es preciso verificar que no se encuentren mecheros encendidos en la cercanía. 10. En caso de que alguna sustancia química entre en contacto con la piel (manos, cara y sobre todo con los ojos), debe lavarse la zona afectada con abundante agua durante 15 minutos por lo menos. 16

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11. Al finalizar cada práctica no verter los residuos al desagüe antes de tratarlos según lo normado en el tratamiento de residuos. 2.1 Pictogramas La aprobación del Reglamento3 (CE) Nº 1272/2008 sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas ha supuesto la aplicación en la Unión Europea del Sistema Globalmente Armonizado (SGA, GHS en inglés), adoptado en Ginebra y que, como su propio nombre indica, es el sistema mundial armonizado de clasificación y etiquetado de productos químicos. Su objetivo es mejorar la comunicación de la información relativa a los peligros que representan las sustancias para los trabajadores, consumidores, personal de los servicios de emergencias y para el transporte, a través de una clasificación y etiquetado armonizado. Los títulos II (Clasificación del peligro), III (Comunicación del peligro mediante el etiquetado) y IV (Envasado) del Reglamento serán de aplicación para las sustancias a partir del 1 de diciembre de 2010, y para las mezclas, a partir del 1 de junio de 2015 Los principales cambios derivados del citado Reglamento, además de la aparición de nuevos pictogramas de peligro, son:  La sustitución de las antiguas frases R por indicaciones de peligro o frases H.  La sustitución de las antiguas frases S por consejos de prudencia o frases P. La indicación de la gravedad del peligro mediante las palabras de advertencia: “Peligro”, asociada a las categorías más graves, y “Atención”, asociada a las categorías menos graves. La equiparación de significado del término: “mezcla” del Reglamento, con el término: “preparado”, que se utilizaba anteriormente en la legislación comunitaria. La sustitución del término: “categoría de peligro”, por: “clase de peligro”. Los nuevos pictogramas de peligro –que forman parte de los elementos de etiquetado llevan un símbolo negro sobre fondo blanco con un marco rojo, el símbolo está inscrito en un cuadrado apoyado en un vértice (romboidal), y se asocian a los productos químicos en función de los peligros que presentan. Estos nuevos pictogramas no representan exactamente los mismos peligros que los anteriores y, en consecuencia, tampoco se deben asociar a los mismos productos químicos. En las etiquetas de algunos reactivos pueden encontrarse 1 ó 2 de los pictogramas mostrados a continuación. Estos símbolos muestran, gráficamente, el nivel de peligrosidad de la sustancia etiquetada.

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Tomado de: http://www.santillanafol.es/sites/default/files/pictogramas.pdf

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En la siguiente tabla se muestra los principales símbolos utilizados en los laboratorios de química PICTOGRAMA ANTIGUO

TABLA DE PICTOGRAMAS DE PELIGROSIDAD4 PICTOGRAMA INFORMACIÓN QUE PROVEE NUEVO Corrosivos: las sustancias y preparados que, en contacto con tejidos vivos, puedan ejercer una acción destructiva de los mismos. Irritantes: las sustancias y preparados no corrosivos que, por contacto breve, prolongado o repetido con la piel o las mucosas puedan provocar una reacción inflamatoria. Tóxicos: la sustancias y preparados que, por inhalación, ingestión o penetración cutánea en pequeñas cantidades puedan provocar efectos agudos o crónicos, o incluso la muerte. Muy tóxicos: las sustancias y preparados que, por inhalación, ingestión o penetración cutánea en muy pequeña cantidad puedan provocar efectos agudos o crónicos o incluso la muerte. Inflamables: las sustancias y preparados líquidos cuyo punto de ignición sea bajo. Identifica a aquellas sustancias que se inflaman por un contacto breve con una fuente de ignición y después de haberse separado de dicha fuente de ignición continúan quemándose. Fácilmente inflamables: las sustancias y preparados que puedan calentarse e inflamarse en el aire a temperatura ambiente sin aporte de energía, o sólidos que puedan inflamarse fácilmente tras un breve contacto con una fuente de inflamación y que sigan quemándose o consumiéndose una vez retirada dicha fuente, o en estado líquido cuyo punto de inflamación sea muy bajo, o que, en

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Adaptado de http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/laboratorio/pictogramas.html http://es.scribd.com/doc/81584260/1-bioseguridad

y

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contacto con agua o con aire húmedo, desprendan gases extremadamente inflamables en cantidades peligrosas. Extremadamente inflamables: las sustancias y preparados líquidos que tengan un punto de inflamación extremadamente bajo y un punto de ebullición bajo, y las sustancias y preparados gaseosos que, a temperatura y presión normales, sean inflamables en el aire. Identifica a aquellas sustancias que a temperatura ambiente y en contacto con el aire arden espontáneamente. Explosivos: las sustancias y preparados sólidos, líquidos, pastosos o gelatinosos que, incluso en ausencia de oxígeno del aire, puedan reaccionar de forma exotérmica con rápida formación de gases y que, en condiciones de ensayo determinadas, detonan, deflagran rápidamente o, bajo el efecto del calor, en caso de confinamiento parcial, explotan. Identifica a aquellas sustancias que pueden hacer explosión por efecto de una llama, choque o fricción. Comburentes: las sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, produzcan una reacción fuertemente exotérmica. Nocivos: las sustancias y preparados que, por inhalación, ingestión o penetración cutánea puedan provocar efectos agudos o crónicos, o incluso la muerte. Peligrosos para el medio ambiente: las sustancias o preparados que, en caso de contacto con el medio ambiente, presenten o puedan presentar un peligro inmediato o futuro para uno o más componentes del medio ambiente.

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Sin pictograma específico

Identifica gases a presión, gas comprimido, gas licuado, gas disuelto, gas licuado refrigerado.

Sin pictograma específico

Peligroso por aspiración: estos productos pueden llegar al organismo por inhalación y causar efectos negativos muy diversos, en especial, muy graves a largo plazo. Pueden provocar efectos cancerígenos, mutágenos (modifican el ADN de las células y dañan a la persona expuesta o a su descendencia), tóxicos para la reproducción, causar efectos nefastos en las funciones sexuales, la fertilidad, provocar la muerte del feto o malformaciones, modificar el funcionamiento de ciertos órganos, como el hígado, el sistema nervioso, etc., entrañar graves efectos sobre los pulmones y provocar alergias respiratorias.

DL50 ORAL EN RATA mg/kg

DL50

CL50

CUTÁNEA EN RATA mg/kg

INHALACIÓN EN RATA mg/dm3

MUY TÓXICAS

menos de 25

menos de 50 menos de 0,50

TÓXICAS

25 a 200

50 a 400

0,50 a 2

NOCIVAS

200 a 2000

400 a 2000

2 a 20

DL50: significa DOSIS LETAL 50. Es la cantidad de una sustancia que provoca la muerte del 50% de los animales que ha sido sometido a dicha sustancia. CL50: significa CONCENTRACIÓN LETAL 50. Concentración de una sustancia en el aire que por inhalación provoca la muerte del 50% de los animales. 2.2 Frases H y P: Las “Frases R”, que describen en mayor detalle el tipo de peligro, son sustituidas por “Frases H”(del inglésHazard), que se clasifican según el tipo de peligro en tres categorías: Peligros físicos: de la frase H200 a H299 Peligros para la salud: H300 a H399 20

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Peligros para el medio ambiente: H400 a H499 Estructura de las indicaciones de peligro:

H x yz Indicación de peligro INDICACIONES H200- Indicaciones de peligros físicos

H300-Indicaciones de peligros para la salud

H400 – Indicaciones de peligro para el medio ambiente

Número secuencial (01, 02,…) Grupo 2 = peligros físicos 3 = Peligros para la salud humana 4 = Peligros para el medio ambiente EJEMPLO H224 Líquido y vapores extremadamente inflamables H271 Puede provocar un incendio o una explosión; muy comburente H290 Puede ser corrosivo para los metales H300 Mortal en caso de ingestión Tóxico en caso de ingestión Nocivo en caso de ingestión H334 Puede provocar síntomas de alergia o asma o dificultades respiratorias en caso de inhalación H361f Se sospecha que perjudica a la fertilidad H400 Muy tóxico para los organismos acuáticos H412 Nocivo para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos H413 Puede ser nocivo para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos

Debido a que el sistema SGA no contempla algunos peligros. Por ello, el reglamento de la Unión Europea CLP (Clasification, Labelling and Packaging) ha incorporado algunas frases propias para describir estos peligros que se identifican mediante las letras EUH seguidas por tres números. Ejemplos: INDICACIONES

Propiedades físicas

EJEMPLO EUH001 Explosivo en estado seco EUH006 Explosivo en contacto o sin contacto con el aire EUH014 Reacciona violentamente con el agua EUH018 Al usarlo pueden formarse mezclas aire-vapor explosivas o inflamables EUH019 Puede formar peróxidos explosivos EUH044 Riesgo de explosión al calentarlo en ambiente confinado

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Propiedades relacionadas con efectos sobre la salud

EUH029 En contacto con agua libera gases tóxicos EUH031 En contacto con ácidos libera gases tóxicos EUH032 En contacto con ácidos libera gases muy tóxicos EUH066 La exposición repetida puede provocar sequedad o formación de grietas en la piel EUH070 Tóxico en contacto con los ojos EUH071 Corrosivo para las vías respiratorias

Propiedades relacionadas con efectos sobre el medio ambiente

EUH059 Peligroso para la capa de ozono

FRASES P CONSEJOS DE PRUDENCIA Los consejos de precaución conocidos como las “Frases S”, son sustituidos por los consejos de prudencia “Frases P”. Las Frases P se clasifican según el tipo de consejo en: consejos generales, consejos de prevención, consejos de respuesta, consejos de almacenamiento y consejos de eliminación. Estructura de los consejos de prudencia:

P x yz Consejo de Prudencia

Número secuencial (01, 02,…) Grupo 1 = General 2 = Prevención 3 = Respuesta 4 = Almacenamiento 5 = Eliminación

CONSEJOS DE PRUDENCIA

P100 De Carácter General

P200 De Prevención

P300 De Respuesta P400 De Almacenamiento

EJEMPLO P101 Si se necesita consejo médico, tener a mano el envase o la etiqueta P102 Mantener fuera del alcance de los niños P103 Leer la etiqueta antes del uso P201 Solicitar instrucciones especiales antes del uso P202 No manipular la sustancia antes de haber leído y comprendido todas las instrucciones de seguridad P210 Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar P301 en caso de ingestión P302 en caso de contacto con la piel P303 en caso de contacto con la piel (o el pelo) P401 almacenar… 22

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P402 almacenar en un lugar seco P403 almacenar en un lugar bien ventilado P500 De Eliminación

Eliminar el contenido/el recipiente en…

3. MANEJO DE MATERIAL DE LABORATORIO 3.1 Limpieza y secado de material de laboratorio5 Para desarrollar correctamente cualquier trabajo en el laboratorio es necesario mantener siempre limpio el material y la mesa de trabajo. El material debe estar limpio y seco antes de empezar el experimento. La limpieza del material se debe realizar inmediatamente después de cada operación ya que es mucho más fácil y además se conoce la naturaleza de los residuos que contiene. Para limpiar un objeto, en primer lugar se quitan los residuos (que se tiran en el recipiente adecuado) con una espátula o varilla y después se limpia con el disolvente apropiado. El agua con jabón es uno de los mejores métodos de limpieza. Ocasionalmente, se utilizan ácidos, bases o disolventes orgánicos para eliminar todos los residuos difíciles. La última operación de lavado consiste en enjuagar todo el material con agua destilada. El material limpio se seca en un soporte adecuado inclinado o vertical, colocando el material boca abajo, o bien se utiliza una estufa de secado. En este último caso el material debe ser introducido en la estufa sin tapones ni llaves. No se debe introducir material volumétrico ni de plástico en la estufa Existen otros métodos para lavar el material que comportan la utilización de agentes más agresivos (ácidos, bases, agua regia, mezcla crómica, potasa alcohólica, etc.). En caso de tener un residuo intratable consultar al profesor. Señalización de seguridad: Con el fin de evitar accidentes en el laboratorio es importante hacer uso de la Señalización de Seguridad estas señales tienen por objetivo informar a las personas que están en una zona peligrosa o que deben evitar transitarla o tomar precauciones y protecciones adecuadas.

5

http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/neteja.html

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Eliminación y disposición de residuos de laboratorio Las regulaciones requieren que una persona que ha generado un residuo químico clasifique el residuo como residuo químico peligroso o como residuo químico no peligroso. Un residuo químico peligroso es cualquier residuo químico o compuesto líquido, gaseoso o sólido con características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas que presentan riesgos potenciales a la salud humana y al ambiente. Mientras que un residuo químico no peligroso es cualquier residuo químico o compuesto líquido, que no representa riesgo potenciales a la salud humana y al ambiente. TRATAMIENTO DE RESIDUOS DE LABORATORIO6 Todos los residuos químicos producidos en los laboratorios tienen como destino final su recuperación, transformación o eliminación por parte de empresas especializadas y expresamente autorizadas por la autoridad competente para esta actividad. Antes de proceder al envío, los residuos obtenidos en el laboratorio deben ser convenientemente desactivados de su condición de peligrosidad y correctamente almacenados en recipientes preparados para tal efecto. Estos recipientes de acumulación y transporte de residuos, serán del material y tamaño más apropiados a las características del residuo a transportar. Deben tener un sistema de cierre seguro y ser perfectamente identificables entre sí, rotulándolos de forma clara con el tipo de sustancias contenidas. Se recomiendan los siguientes recipientes para: 1. Disolventes orgánicos. 2. Compuestos halogenados. 3. Disoluciones ácidas 4. Disoluciones básicas 5. Mercurio y sales mercuriales. 6. Sales con Metales Pesados. 6

Tomado de: http://es.scribd.com/doc/81584260/1-bioseguridad

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7. Residuos químicos sólidos. Como regla general, cuando se produzca un derrame de cualquier producto, debe actuarse con celeridad pero sin precipitación, evacuar al personal, evitar contaminaciones de indumentaria así como de otras zonas del laboratorio. Si se trata de un producto inflamable, debe cortarse de inmediato la llave general de gas y ventilar minuciosamente el laboratorio. Recuerde que muchos vapores, aparte de su toxicidad, forman mezclas explosivas con el aire. Nunca debe desecharse al vertedero habitual de basuras, papeles de filtro, trapos, aserrín u otros materiales impregnados de productos químicos, sin haber efectuado previamente una destrucción o neutralización de los mismos. Si los Residuos son de tipo biológicos deben almacenarse en recipientes específicos convenientemente señalizados (generalmente en bolsas rojas) y retirarse siguiendo procesos preestablecidos. Normalmente se esterilizan y se incineran. Si el material biológico está contaminado con reactivos químicos este residuo se considera un residuo químico y no biológico PRIMEROS AUXILIOS: Los accidentes más frecuentes en un laboratorio son: cortes y heridas, quemaduras o corrosiones, salpicaduras en los ojos e ingestión de productos químicos. 1. Cortes y heridas. Lavar la parte del cuerpo afectada con agua y jabón. No importa dejar sangrar, algo la herida, pues ello contribuye a evitar la infección. Aplicar después agua oxigenada y cubrir con gasa grasa (linitul), tapar después con gasa esterilizada, algodón y sujetar con esparadrapo o venda. Si persiste la hemorragia o han quedado restos de objetos extraños (trozos de vidrio, etc...), se acudirá a un centro sanitario. 2.- Quemaduras o corrosiones. Por fuego u objetos calientes. No lavar la lesión con agua. Tratarla con disolución acuosa o alcohólica muy diluida de ácido pícrico (al 1 %) o pomada especial para quemaduras y vendar. Por ácidos, en la piel. Cortar lo más rápidamente posible la ropa empapada por el ácido. Echar abundante agua a la parte afectada. Neutralizar la acidez de la piel con disolución de hidrógenocarbonato sódico al 1%. (si se trata de ácido nítrico, utilizar disolución de bórax al 2%), después vendar. Por álcalis, en la piel. Aplicar agua abundante y aclarar con ácido bórico, disolución al 2 % o ácido acético al 1 %. Después secar, cubrir la parte afectada con pomada y vendar. Por otros productos químicos. En general, lavar bien con agua y jabón. 3.- Salpicaduras en los ojos. Por ácidos. Inmediatamente después del accidente irrigar los dos ojos con grandes cantidades de agua templada a ser posible. Mantener los ojos abiertos, de tal modo que el agua penetre debajo de los párpados. Continuar con la irrigación por lo menos durante 15 minutos. A continuación lavar los ojos con disolución de hidrogenocarbonato sódico al 1 % con ayuda de la bañera ocular, renovando la disolución dos o tres veces, dejando por último en contacto durante 5 minutos. Por álcalis. Inmediatamente después del accidente irrigar los dos ojos con grandes 25

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cantidades de agua, templada a ser posible. Mantener los ojos abiertos, de tal modo que el agua penetre debajo de los párpados. Continuar con la irrigación por lo menos durante 15 minutos. A continuación lavar los ojos con disolución de ácido bórico al 1 % con ayuda de la bañera ocular, renovando la disolución dos o tres veces, dejando por último en contacto durante 5 minutos. 4.- Ingestión de productos químicos. Antes de cualquier actuación concreta: REQUERIMIENTO URGENTE DE ATENCIÓN MÉDICA. Retirar el agente nocivo del contacto con el paciente. No darle a ingerir nada por la boca ni inducirlo al vómito. Ácidos corrosivos. No provocar jamás el vómito. Administrar leche de magnesia en grandes cantidades. Administrar grandes cantidades de leche. Álcalis corrosivos. No provocar jamás el vómito. Administrar abundantes tragos de disolución de ácido acético al 1 %. Administrar grandes cantidades de leche. Arsénico y sus compuestos. Provocar el vómito, a cada vómito darle abundantes tragos de agua salada tibia. Administrar 1 vaso de agua tibia con dos cucharadas soperas (no más de 30 g ) de MgSO4·7 H2O ó 2 cucharadas soperas de lechada de magnesia (óxido de magnesio en agua). Mercurio y sus compuestos. Administrar de 2 a 4 vasos de agua inmediatamente. Provocar el vómito al paciente. A cada vómito darle abundantes tragos de agua salada tibia. Administrar 15 g de ANTÍDOTO UNIVERSAL en medio vaso de agua templada. (ANTÍDOTO UNIVERSAL: carbón activo dos partes, óxido de magnesio 1 parte, ácido tánico 1 parte.). Administrar 1/4 de litro de leche. Plomo y sus compuestos. Administrar 1 vaso de agua templada con dos cucharadas soperas (no más de 30 g ) de MgSO4· 7 H2O ó 2 cucharadas soperas de leche de magnesia (óxido de magnesio en agua). Administrar de 2 a 4 vasos de agua inmediatamente. Provocar vómito al paciente y administrar 15 g de ANTÍDOTO UNIVERSAL en medio vaso de agua templada. Descripción de la practica La práctica se dividirá en dos partes: En la primera parte los estudiantes reconocerán los diferentes materiales y equipos y sus usos. En la segunda parte, se trabajarán en la identificación de Normas generales para el trabajo en el laboratorio, manejo de reactivos, Pictogramas de seguridad y frases H y P, manejo de material de laboratorio, Normas generales de seguridad, Eliminación y disposición de residuos de laboratorio y primeros auxilios. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) Equipos y materiales que se utilizan en el laboratorio de química, tablas de seguridad y reglamento de laboratorio. Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica

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http://es.scribd.com/doc/18357137/MANUAL-DEL-LABORATORIO-DE-QUIMICA-BASICA http://www.usc.edu.co/laboratorios/files/Manual_Seguridad_Quimica%282%29.pdf http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/laboratorio/pictogramas.html

Seguridad Industrial: Utilizar los implementos de seguridad y leer en carta de seguridad los riesgos y seguridad de los reactivos utilizados en el laboratorio. Metodología: Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. Es importante que el estudiante lea previamente la guía de laboratorio y realice el respectivo pre informe. Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor. Procedimiento: PARTE I 1. Investigue previamente sobre el material de laboratorio empleado en los laboratorios de química, haga particular hincapié en sus especificaciones y uso. (Busque imágenes o fotografías que muestren sus formas). 2. Examine cuidadosamente el material de laboratorio suministrado. 3. Complete la siguiente matriz de acuerdo a sus observaciones: Tabla 1. Resultados experimentales para la práctica 1 Nombre

Usos

Especificaciones

Observaciones

Imagen

1 2 n

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4. Clasifique el material observado de acuerdo a las siguientes categorías: Material volumétrico (utilizados para medir volúmenes) Material de calentamiento (utilizados para calentar) Material de sostenimiento Otros usos (para medir temperatura, para medir variables físicas, otros) 5. ¿Qué puede concluir a partir de los resultados de los puntos 4 y 5? Parte II 1. Determine las principales normas de trabajo en el laboratorio de química, preséntelas en un diagrama. 2. Consulte los pictogramas usados para identificar la peligrosidad de las sustancias químicas. Preséntelos y explíquelos. 3. Indague sobre las frases H y frases P, ¿qué son? ¿Cuáles son? 4. En un diccionario de reactivos y productos químicos (o en la web) busque una sustancia peligrosa usada en el laboratorio, identifique sus símbolos de peligrosidad, características de manejo, primeros auxilios en caso de accidente y otro tipo de información que considere relevante. 5. Investigue como debe realizarse la disposición final de sustancias químicas peligrosas, con el fin de mitigar la contaminación medio ambiental. Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar. Revisar anexo 1 Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica. Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos

1

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Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

Presentan algunos datos experimentales (0.5) Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

Total

necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

0.5

1

1

1

1

1

1

1

9

Retroalimentación

El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

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PRÁCTICA 2. OPERACIONES BÁSICAS DE LABORATORIO

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial

x Autodirigida

Remota

10% 2  Operaciones básicas de manejo de material y reactivos  Tratamiento básico de datos Propósitos: 1. Lograr que los estudiantes sean competentes en el manejo de material y operaciones básicas en el laboratorio de química. 2. Desarrollar habilidades interpretación de experimentalmente.

en el datos

manejo e obtenidos

3. Desarrollar competencias en análisis de gráficas e interpretación de resultados experimentales. Intencionalidades formativas Objetivos 1. Desarrollar habilidades en el manejo de material de laboratorio particularmente de material volumétrico 2. Identificar los aspectos que se deben tener en cuenta para la lectura de líquidos en material volumétrico y el manejo de la balanza para la pesada de diferentes sustancias. 3. Interpretar los resultados obtenidos en el manejo estadístico de datos. Metas Realizar lectura de líquidos en diferentes materiales 30

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volumeticos. Comparar las lecturas de líquidos en diferentes materiales volumetricos con el fin determinar el más conveniente para trabajar. Aplicar algunas herramientas de la estadística descriptiva para el tratamiento de los datos encontrados experimentalmente. Con base en el tratamiento estadistico de los datos interpretar los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio. Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 1. Manejo de material de laboratorio asociado con los procedimientos básicos en el laboratorio. 2. Interpretación de gráficas a partir de los resultados experimentales encontrados en el laboratorio. 3. Capacidad para relacionar la teoría con la práctica. 4. Organizar y analizar la información encontrada en la práctica. Fundamentación Teórica

TOMA DE REACTIVOS Al tomar un reactivo, sólido o líquido, debe evitarse su contaminación teniendo en cuenta las siguientes normas: Antes de sacar un reactivo del recipiente leer la etiqueta cuidadosamente, para asegurarse de que el reactivo es el necesario para la experiencia. En la etiqueta identificar el pictograma y aplicar las normas de seguridad. La parte interna del cierre de los recipientes de los reactivos nunca se pondrá en contacto con la mesa u otras fuentes de contaminación. Un reactivo cristalino o en polvo se sacará de un bote por medio de un espátula limpia y seca. Después de sacar una muestra de reactivo, no se debe devolver ninguna porción de ella al recipiente. MEDICIÓN DE LÍQUIDOS

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La medición del volumen de un líquido es parte de la rutina diaria en cada laboratorio. El material volumétrico en vidrio, como matraces aforados, pipetas aforadas y graduadas, probetas graduadas y buretas (Figura 1), forma por tanto parte del equipo básico. Se pueden fabricar de vidrio o de plástico. Un gran número de fabricantes ofrecen aparatos volumétricos en calidades diferentes. Jarras graduadas, vasos, matraces Erlenmeyer, y embudos de goteo no son aparatos volumétricos.

Figura 1 Material Volumétrico

De estos instrumentos, la pipeta y la bureta se utilizan para realizar mediciones con exactitud; la probeta mide volúmenes no tan exactos. Estos instrumentos llevan marcadas las divisiones en graduaciones para facilitar la lectura de los volúmenes de los líquidos. El matraz aforado mide volúmenes exactos con mayor precisión y exactitud. El término 'menisco' se utiliza para describir la curvatura de la superficie del líquido; existe tres tipos de meniscos cóncavo, convexo y Schellbach. Este último hace referencia a una estrecha franja azul en el centro de una franja blanca. Se aplican en la parte posterior de buretas para mejor legibilidad. Debido a la refracción de la luz, la franja azul aparece en forma de dos puntas de flecha a la altura del menisco. Un prerrequisito para la medición exacta de volúmenes es el ajuste exacto del menisco. En el caso de un menisco cóncavo, la lectura del volumen se realiza a la altura del punto más bajo de la superficie del líquido. En un líquido con menisco convexo, la lectura del volumen se realiza a la altura del punto más alto de la superficie del líquido. El punto más alto del menisco debe tocar el borde inferior de la división de la escala. En la franja de Schellbach la lectura se realiza a la altura del punto de contacto de las dos puntas.

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Menisco cóncavo pipeta graduada.

en

una

Menisco convexo en una pipeta graduada.

En un aparato volumétrico con franja de Schellbach, como por ej. Una bureta.

Figura 2. Diferentes meniscos

Lectura de meniscos

Figura 3. Lectura del menisco

Para leer el menisco sin error de paralaje, el aparato volumétrico debe estar en posición vertical y los ojos del operador deben encontrarse a la altura del menisco. En esta posición, el aforo se visualiza como una línea. Colocando un papel oscuro inmediatamente por debajo del aforo, o una división de la escala detrás del aparato, el menisco se observará más oscuro y podrá leerse más fácilmente contra un fondo claro. Durante la utilización, la temperatura del líquido y del entorno es importante. Mientras que la dilatación de los aparatos volumétricos de vidrio es despreciable, la dilatación de los líquidos a distintas temperaturas debe tenerse en cuenta. Para mantener el error de volumen lo más pequeño posible, los volúmenes de todos los líquidos interrelacionados deben medirse a una temperatura habitual (la que predomine todos los días). En especial para la preparación de soluciones estándar, por ejemplo el pipeteado y la valoración de la muestra deben realizarse a la misma temperatura. También deberán evitarse grandes diferencias de temperatura entre el aparato de medición y el líquido. Manejo de la probeta o cilindro graduado. La probeta es un instrumento alargado con una base de apoyo y esta calibrada en centímetros cúbicos o mililitros y fracciones de mililitros que nos indican el volumen que lleva la probeta hasta el nivel de su graduación. Las probetas vienen en diferentes tamaños, siendo las de mayor uso las probetas de 10, 50, 100 y 250 mL. 33

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Para el bien uso de la probeta se recomienda que: 1.

La probeta debe estar seca y limpia al momento de usarla.

2.

Al elegir la probeta, se debe observar que su volumen total sea lo más cercano al volumen que va a medir. Por ejemplo, si necesita medir 45 mL, utilice una probeta de 50 mL y no una de 10 mL u otra de 100 mL. Si usa la probeta de 10 mL, tendría que realizar cinco mediciones. En el caso de la probeta de 100 mL, a pesar de que ambas probetas (50 mL y 100 mL) tienen 10 divisiones, y que se aprecian décimas entre cada dos graduaciones, la precisión obtenida con la probeta de 50 mL será +0,5 mL y con la de 100 mL, de + 1 mL. Es importante habituarse a interpolar entre dos marcas consecutivas de la graduación para llegar a apreciar las décimas entre ellas.

3.

Al tomar la lectura del líquido, evitar el error de paralaje. Ver figura 4. Si el eje visual no es perpendicular a la escala, se obtendrá una lectura equivocada.

Figura 4 Menisco y error de paralaje. La vista debe dirigirse al punto medio de la curvatura del menisco; en un plano horizontal nunca se observa ni por encima ni por debajo del eje visual.

4. Observe bien el menisco (línea divisoria entre el líquido y el aire), que forma el líquido con la pared de la probeta, pues presenta una curva en la parte media, que de acuerdo al líquido contenido puede ser un menisco cóncavo o un menisco convexo. Se tomará como nivel del líquido para la lectura, la línea horizontal que va desde el centro de la curva a la pared de la probeta. NUNCA TOME COMO REFERENCIA LOS BORDES DE LA PROBETA. Manejo de la pipeta.

Figura 5 Tipos de pipetas. (1 Pipeta graduada para medir cualquier volumen, 2 y 3 Pipetas calibradas para medir un determinado volumen.)

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La pipeta es, un instrumento que sirve para medir volúmenes de líquidos con alta precisión y exactitud. Hay pipetas volumétricas y serológicas. La pipeta volumétrica tiene su parte media ensanchada y sirve para medir un volumen fijo del líquido. La pipeta serológica tiene graduaciones, por lo que sirve para tomar diferentes volúmenes de líquido. Ver figura 5 Para el manejo de la pipeta procederemos así: 1. Se introduce el extremo inferior de la pipeta en el recipiente que contiene el líquido que se va a trasvasar. 2. Se succiona suavemente por la parte superior de la pipeta, ya sea con la boca o preferiblemente usando una propipeta, especialmente si el líquido a succionar es cáustico o venenoso, hasta que alcance un nivel superior al volumen que desea transferir. NUNCA PIPETEE CON LA BOCA UN LIQUIDO DESCONOCIDO. 3. Proceda a ajustar el volumen deseado tapando con el dedo índice el extremo superior de la pipeta. NUNCA UTILICE EL DEDO PULGAR.

4. Coloque la pipeta sobre el recipiente donde va a trasvasar el líquido y, levantando gradualmente el dedo índice, deje caer el líquido, evitando que la pipeta tenga contacto con el líquido que pueda contener el recipiente receptor. Nunca introduzca la pipeta en diferentes frascos para trasvasar líquidos. Evite la contaminación de los reactivos. 5. Para lavar la pipeta, deje pasar abundante agua de arriba hacia abajo, luego se lava por fuera y se seca.

Figura 6 Uso de la Pipeta volumétrica

Manejo de la bureta. La bureta es un volúmenes. Su parte superior, con simples marcas, inferior una llave de Observe que debajo Figura 7 Procedimiento para llenar la bureta. Con la llave de paso cerrada se vierte el líquido titulante arriba de la bureta, usando un embudo para evitar que el líquido se derrame.

instrumento que está graduado para medir numeración, que empieza generalmente en la señala con números los centímetros cúbicos y las décimas de ellos. Lleva en su extremo paso para controlar la salida del líquido. de la llave de paso hay un espacio que no está graduado. Para el buen uso de la bureta proceda así: 1.

Con la llave de paso cerrada, eche una solución detergente 35

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usando un embudo. Agite varias veces la bureta y abra la llave de paso para que salga la solución detergente. 2.

Enjuague con agua de la fuente. Repita la operación tres veces y finalmente con agua destilada. Después de vaciar el agua destilada observe si se forman burbujas de agua en sus paredes o si queda humedecida en forma pareja. Si se forman gotas de agua sobre las paredes es porque no quedó bien limpia. Repita el lavado hasta que las paredes queden húmedas.

3.

Arme el sistema para usar la bureta. Ver figura 7. Recuerde poner debajo del recipiente receptor papel blanco.

4.

Usando un embudo, lleve la bureta con el líquido que se va a usar hasta que rebase las últimas divisiones superiores. Abra la llave de paso y deje fluir rápidamente la solución titulante que la recoge en un frasco limpio y seco con el propósito de eliminar cualquier burbuja de aire que haya quedado atrapada en el espacio que queda debajo de la llave de paso. Tan pronto se cumple lo indicado cierre la llave de paso. El líquido titulante recibido en el frasco limpio lo puede devolver a la bureta.

5.

Si ha salido mucha solución titulante es recomendable que ajuste el volumen a la primera lectura de la parte superior de la bureta, que generalmente es cero, antes de iniciar la valoración o medición. Importante: no olvide anotar la lectura del volumen con el cual inicia su trabajo. 6. En este momento puede comenzar la medición y no olvide que el uso de la bureta se facilita si maneja la llave de paso con la mano izquierda y con la mano derecha sujeta o agita el recipiente colector. Ver figura 8 Con la mano Izquierda controle la llave de paso del líquido de la bureta con la derecha mueva el erlenmeyer con un movimiento giratorio de rotación. El papel blanco sirve para crear el contraste de color con el líquido que cae dentro del erlenmeyer y se aprecie el cambio de color durante la titulación Figura 8 Forma adecuada de usar la bureta

PESADA Las balanzas son instrumentos destinados a determinar la masa de un cuerpo. Las balanzas se caracterizan por su exactitud por su precisión y por su sensibilidad. La primera cualidad se refiere a la propiedad que posee cualquier instrumento físico para suministrar el resultado de una medida con un valor coincidente con el verdadero; ello implica que el error sea lo más reducido posible. El término exactitud se toma con frecuencia como equivalente al de precisión. La sensibilidad está determinada por la aptitud de determinar 36

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con exactitud resultados de valores muy reducidos, y puede expresarse como la diferencia entre valores extremos de varias medidas de la misma magnitud. En general en todos los métodos de análisis químicos es necesario determinar la masa (pesar) exacta en alguna etapa, y para esto se utiliza una balanza analítica de precisión de 0,1 mg (Figura ). En otras ocasiones no es necesario conocer la masa de una manera tan precisa, y entonces se utilizan balanzas monoplato que son más resistentes y de menor precisión (Figura ).

Figura 9 Balanza Analítica

Figura 10 Balanza de Monoplato

Cómo utilizar correctamente la balanza: (Se recomienda ver el video de manejo en http://diposit.ub.edu/dspace/html/2445/6801/8_cast.html)

La balanza analítica La balanza analítica tiene una capacidad máxima comprendida en general entre 120-200 g. La exactitud o la fiabilidad de los resultados de pesada están muy relacionados con su emplazamiento y por esto se ha de colocar en un lugar: a) con muy pocas vibraciones. b) sin corrientes de aire. 37

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c) con una temperatura ambiente y humedad lo más constantes posible. Normas de utilización de una balanza analítica Antes de empezar se ha de asegurar que la balanza esté bien nivelada (la mayoría de las balanzas tienen una burbuja de aire que permite comprobar su nivel). Es necesario verificar que la balanza señale exactamente el cero; es caso de no ser así, hay que calibrarla nuevamente. Para efectuar la pesada hay que tener en cuenta: - No pesar las sustancias directamente sobre el plato de la balanza. - Utilizar un recipiente limpio y seco: un vidrio de reloj o un recipiente lo más pequeño posible. - El recipiente y la carga que se han de pesar tienen que estar a la misma temperatura que el entorno. - Colocar el material que se quiere pesar en el centro del plato de la balanza. - Al acabar el proceso de medida, retirar la carga del plato de la balanza. Procedimiento Se pesa el recipiente idóneo que ha de contener a la muestra (esto se llama tarar). Se retira de la balanza y una vez fuera se añade la sustancia que se quiere pesar con una espátula, si es un sólido, o se adiciona con una pipeta, si es un líquido. Siempre se debe retirar el recipiente del plato de la balanza para adicionar el producto, para evitar que se nos caiga un poco sobre el plato y deteriore a la balanza. El recipiente con la muestra se vuelve a colocar en el centro del plato de la balanza y se efectúa la lectura de pesada. Hay que anotar el peso exacto, indicando todas las cifras decimales que dé la balanza utilizada. La diferencia entre este valor de pesada y la tara nos dará el peso del producto. Después de pesar se ha de descargar la balanza, es decir ponerla a cero (a menos que las indicaciones del fabricante aconsejen otra cosa). La cámara de pesada y el plato de la balanza se deben dejar perfectamente limpios. Entre dos pesadas independientes hay que lavar la espátula con el disolvente adecuado, en general agua desionizada y secarla. Errores de pesada Al intentar pesar nos podemos encontrar que la lectura del peso sea inestable. Las causas más frecuentes de este hecho y sus posibles soluciones son:

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Soluciones Colocar la carga en el centro del plato Aclimatar la muestra Poner un agente desecante en la cámara de pesada Utilizar un recipiente con tapa Evitar las corrientes de aire

TRASVASE DE SÓLIDOS Las cantidades pequeñas de un reactivo sólido granulado o en polvo se transfieren desde un frasco a un recipiente con una espátula limpia y seca. Para introducir un sólido en un recipiente de boca estrecha se puede utilizar un embudo de sólidos limpio y seco. Se pueden transferir pequeñas cantidades de un producto sólido de un recipiente a otro utilizando una espátula rigurosamente limpia y seca. Aproximar ambos recipientes encima de una hoja de papel blanco limpio, para evitar el derramamiento de producto. Colocar el tapón del frasco en la hoja de papel y no directamente sobre la mesa, evitando así contaminación de los reactivos. Alternativamente puede transferirse el solidó sobre un trozo de papel limpio y satinado, de no más de 15 x 15 cm., y luego a un tubo de ensayo

TRASVASES DE LÍQUIDOS Al transferir un líquido hay que evitar salpicaduras. Para ello aproximar ambos recipientes e inclinar el vaso receptor de modo que el líquido resbale por la pared del vaso. Cuando se transfiere de un vaso a otro se puede hace r use de una varilla de vidrio. Cuando se trasvasen líquidos a una botella utilizar un embudo. Al terminar la adición eliminar las últimas gotas que quedan en la boca de la botella utilizando 39

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para ello una varilla limpia. Asegurarse de que el líquido no se ha derramado por la pared de la botella, el vaso receptor o por la mesa. Nunca aproximar la nariz a un producto para su identificación. Utilizando la mano abierta hacer llegar una pequeña cantidad de vapor a la nariz. Diluir con agua abundante las disoluciones de ácidos o bases antes de verterlas a la pila. Para trasvasar pequeñas cantidades de líquido puede utilizarse una pipeta cuentagotas. Para cantidades mayores usar una pipeta y la prepipeta correspondiente. Con el fin de evitar la contaminación de los reactivos, nunca se debe pipetear directamente de los frascos de reactivos. Colocar aproximadamente 1.5 veces la cantidad requerida en un vaso limpio y seco y pipetear de dicho recipiente.

La estadística descriptiva es una ciencia que analiza series de datos (por ejemplo, edad de una población, altura de los estudiantes de una escuela, temperatura en los meses de verano, etc) y trata de extraer conclusiones sobre el comportamiento de estas variables. Las variables pueden ser de dos tipos: Variables cualitativas o atributos: no se pueden medir numéricamente (por ejemplo: nacionalidad, color de la piel, sexo). Variables cuantitativas: tienen valor numérico (edad, precio de un producto, ingresos anuales). Las variables también se pueden clasificar en: Variables unidimensionales: sólo recogen información sobre una característica (por ejemplo: edad de los alumnos de una clase). Variables bidimensionales: recogen información sobre dos características de la población (por ejemplo: edad y altura de los alumnos de una clase). Variables pluridimensionales: recogen información sobre tres o más características (por ejemplo: edad, altura y peso de los alumnos de una clase). Por su parte, las variables cuantitativas se pueden clasificar en discretas y continuas: Discretas: sólo pueden tomar valores enteros (1, 2, 8, -4, etc.). Por ejemplo: número de hermanos (puede ser 1, 2, 3....,etc, pero, por ejemplo, nunca podrá ser 3,45). Continuas: pueden tomar cualquier valor real dentro de un intervalo. Por ejemplo, la velocidad de un vehículo puede ser 80,3 km/h, 94,57 km/h...etc. Cuando se estudia el comportamiento de una variable hay que distinguir los siguientes conceptos: 40

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Individuo: cualquier elemento que porte información sobre el fenómeno que se estudia. Así, si estudiamos la altura de los niños de una clase, cada alumno es un individuo; si estudiamos el precio de la vivienda, cada vivienda es un individuo. Población: conjunto de todos los individuos (personas, objetos, animales, etc.) que porten información sobre el fenómeno que se estudia. Por ejemplo, si estudiamos el precio de la vivienda en una ciudad, la población será el total de las viviendas de dicha ciudad. Muestra: subconjunto que seleccionamos de la población. Así, si se estudia el precio de la vivienda de una ciudad, lo normal será no recoger información sobre todas las viviendas de la ciudad (sería una labor muy compleja), sino que se suele seleccionar un subgrupo (muestra) que se entienda que es suficientemente representativo. A veces los datos estadísticos obtenidos de muestras, experimentos o cualquier colección de mediciones, son tan numerosos que carecen de utilidad a menos que sean condensados. Veremos tres propiedades de los datos cuantitativos que permiten una mejor comprensión de la información por ellos aportada. Estas propiedades pueden ser expresadas por diversas medidas, que agrupamos de la siguiente manera: 1. de tendencia central 2. de dispersión 3. de forma Cuando se calculan a partir de los datos muestrales, reciben el nombre de estadísticos, y si se los calcula a partir de la población, se denominan parámetros. Medidas de tendencia central Con este nombre nos referimos a valores promedios que describen todo un conjunto de datos. Se utilizan cuatro promedios, frecuentemente, como medidas de tendencia central o de posición: la media aritmética, la mediana, la moda y el rango medio. Media aritmética: es la medida de posición utilizada con más frecuencia. Si X 1, X2 .... Xn, constituyen una muestra de n observaciones, la media aritmética se define de la siguiente manera:

Si bien es una de las medidas más utilizadas posee la desventaja de ser muy afectada por los valores extremos, pues en su cálculo se utilizan todas las observaciones. Puede entonces dar una imagen distorsionada de la información contenida en los datos, por lo que no siempre es la mejor medida de posición. Mediana: Es el valor que ocupa la posición central en un conjunto de datos, ordenados en forma creciente o decreciente. Así definida, la mitad de las observaciones es menor que la 41

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mediana, mientras que la otra mitad es mayor que la mediana. Resulta apropiada cuando el conjunto de datos posee observaciones extremas. Para calcular la mediana, primero se deben ordenar los datos. Luego se debe determinar

𝑛+1 el dato que ocupa la posición 2 (cuando n es impar) o la semisuma de los valores

numéricos correspondientes a las dos observaciones centrales (cuando n es par). Por ejemplo, si los datos son: 25, 12, 23, 28, 17 y 15, se obtiene el arreglo ordenado 12, 15, 17, 23, 25 y 28, y la mediana se obtiene promediando los valores 17 y 23, resultando igual a 20. El cálculo de la mediana se ve afectado por el número de observaciones, y no por la magnitud de los valores extremos. Moda: es el valor de un conjunto de datos que aparece con mayor frecuencia. Tampoco depende de los valores extremos, pero es más variable que las otras medidas de posición para las distintas muestras. Cuando no hay ningún valor con frecuencia mayor, la distribución carece de moda. También se puede dar el caso de una distribución con más de una moda. Rango medio: Es la media de las observaciones mayor y menor. Como intervienen solamente estas observaciones, si hay valores extremos, se d istorsiona como medida de posición, pero frecuentemente ofrece una valor adecuado rápido y sencillo para resumir un conjunto de datos (cuando puede suponerse que no existen valores extremos). Medidas de dispersión o de variabilidad Las medidas de dispersión permiten conocer la variabilidad de un conjunto de datos. Estudiaremos las siguientes: rango, varianza, desviación estándar y coeficiente de variación. Rango: Es la diferencia entre las observaciones mayor y menor. Si bien es una medida de dispersión simple, posee el inconveniente de que no toma en consideración la forma en que se distribuyen los datos entre los valores más pequeños y más grandes. Varianza y desviación estándar: Una medida de variabilidad podría obtenerse a partir de la dispersión de cada una de las observaciones con respecto a algún valor particular, por ejemplo la media. Pero, como es fácil de comprobar, la suma de los desvíos de cada valor respecto a la media es siempre cero, es decir:

Por si se considera una medida obtenida "promediando" los cuadrados de los desvíos, la varianza muestral:

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El desvío estándar muestral es la raíz cuadrada de la varianza: A partir de la fórmula puede observarse que ni la varianza ni el desvío estándar, pueden ser negativos, y hay un único caso en que pueden ser nulos: cuando todos los valores de la muestra son iguales. La varianza y el desvío estándar miden la dispersión "promedio" en torno a la media, es decir cómo fluctúan las observaciones mayores por encima de la media y cómo se distribuyen las observaciones menores por debajo de ella. A pesar de que la varianza posee ciertas propiedades matemáticas útiles, está expresada en unidades cuadradas (dólares cuadrados, etc.) lo que le hace perder significado. El desvío estándar no posee este inconveniente, y está expresado en las unidades originales. Coeficiente de variación: Es una cantidad que mide la dispersión de los datos con respecto a la media:

El coeficiente de variación es una medida relativa. No se expresa en término de las unidades utilizadas, sino como porcentaje. Es útil cuando se compara la variabilidad de dos conjuntos de datos, o más, expresados en diferentes unidades. También es útil cuando se comparan dos o más distribuciones de datos expresados en la misma unidad, pero que difieren en tal forma que una comparación directa de los desvíos estándar no resulta útil. Exactitud y precisión: El término precisión se utiliza para describir la reproducibilidad de los resultados experimentales. Se puede definir como el nivel de similaridad entre los valores numéricos de varias medidas de la misma propiedad, realizadas bajo las mismas condiciones experimentales. La exactitud denota la cercanía de un resultado experimental al valor que se acepta como correcto para dicho resultado y se expresa en términos del error. Nótese que hay una diferencia fundamental entre los términos precisión y exactitud: ésta última indica una comparación con un valor aceptado, mientras que la precisión compara un conjunto de resultados entre sí para definir su nivel de concordancia. Los errores experimentales pueden ser clasificados en determinados o sistemáticos, si las causas se pueden identificar claramente y su efecto se puede corregir. En los errores indeterminados o aleatorios, sus fuentes no pueden ser determinadas, ni controladas. A esta clasificación se añaden los errores gruesos o accidentales, este tipo de errores por ser “fatales” conducen al descarte de las observaciones experimentales y al reinicio de 43

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éstas en nuevas condiciones o con nuevos materiales y/o equipos. En los errores gruesos se encuentran observaciones completamente desviadas del valor esperado de la muestra, por lo que requieren la eliminación del conjunto. Son causados por errores personales como por ejemplo la preparación de soluciones, contaminación de reactivos, errores instrumentales, entre otros. Los errores sistemáticos se caracterizan por introducir desviaciones en una misma dirección para las observaciones de una serie con respecto al valor esperado para la muestra. Son positivos si registran un valor mayor al esperado, o negativo en caso contrario. Se ha asumido que estos errores afectan la exactitud, introduciendo un sesgo en la medida, es decir, una diferencia respecto al valor verdadero o esperado. El error aleatorio también se llama error indeterminado. Se caracterizan por introducir deviaciones sin ninguna dirección, las observaciones pueden ser positivas o negativas con aleatoriedad. Provienen de la imposibilidad humana de efectuar dos acciones exactamente iguales, de la incertidumbre en la lectura de escalas, de la variabilidad en la respuesta de equipos electrónicos y/o eléctricos debido a fallas en el insumo de energía, de la influencia de la temperatura del laboratorio, corrientes de aire, entre otros. Los errores aleatorios afectan la precisión y pueden cuantificarse a través de la desviación estándar de una serie de medidas de la misma variable. No pueden eliminarse, sólo reducirse mediante una práctica cuidadosa de los procedimientos. En la práctica cuando se realiza un experimento de laboratorio por lo general se cuenta con un dato de referencia o un valor teórico esperado que permite concluir sobre la calidad y rendimiento del procedimiento realizado. Esta comparación se expresa como la diferencia en sus versiones absolutas o relativas y da cuenta de la exactitud de los resultados obtenidos. Error: Observado-Teórico Error Absoluto: E = (Valor experimental) - (Valor teórico) Error Relativo:

Error relativo porcentual:

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ANÁLISIS DIMENSIONAL7: En la medida que se avanza en un cálculo químico se van introduciendo nuevas magnitudes en forma de factores. Estas magnitudes serán de varios tipos, tales como datos experimentales, constantes físicas o factores de conversión para cambiar las unidades de respuesta. Cuando se introduce una nueva magnitud se escribe y expresa con las unidades adecuadas, se puede tener la seguridad de que se está efectuando correctamente el cálculo, porque es posible deducir las unidades de cada resultado intermedio y de la respuesta final, combinando las unidades de todos los factores en la misma forma en que se multiplica o divide por ellos, este proceso se conoce como análisis dimensional. Descripción de la practica La práctica se dividirá en dos partes: En la primera Parte, los estudiantes utilizaran diferentes materiales volumétricos con el fin de identificar la correcta manipulación de los instrumentos para la lectura y trasvase de líquidos. En la segunda parte, se realizará una serie de medidas para la calibración de material volumétrico (pipeta aforada) Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) MATERIALES:  Balanza analítica  Pipeta graduada de 10 mL  Pipetas aforadas de 10 mL  Probeta de 50 y 100 mL  Bureta de 50 mL con llave de teflón  Vaso de Precipitado de 250 mL Software a utilizar en la practica http://marcos.nixiweb.com/Quimica_10_Lab/Lab_Manejo_de_utensilios_para_medir_liqu idos.htm http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/lauraitm/guiaLQA/Inicio_Errores_Experimentales. pdf 7

Tomado de:

http://books.google.com.co/books?id=Llsd3VW7srYC&pg=PA5&lpg=PA5&dq=an%C3%A1lisis+dimensional+en+qu%C3%A Dmica&source=bl&ots=_QPqcM34rU&sig=9aDgG_RxlFPrhT3Ds1ZTPFgPJKw&hl=en#v=onepage&q=an%C3%A1lisis%20d imensional%20en%20qu%C3%ADmica&f=false

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http://www.uclm.es/profesorado/mydiaz/_private/0506.pdf

Seguridad Industrial: Tener precaución con el manejo del material de laboratorio, teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad industrial mencionadas en la primera práctica. Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas, entre otros. Conocimiento de las normas de seguridad que se deben tener en el laboratorio. Debe conocer el procedimiento a realizarse en la práctica Manejo del Excel para graficar los resultados. Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad, manejo de equipos y material en general. Posteriormente, se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor. PROCEDIMIENTO: Parte I. Manejo de material volumétrico Procedimiento: 1. Manejo de la probeta. a. Llene un vaso de precipitado de 250 mL de agua hasta la mitad. b. Vierta agua del vaso de precipitado en una probeta de 10 mL hasta la graduación que marca 5 mL. Evite el error de paralaje y anote la forma del menisco. c. Repita el procedimiento anterior usando aceite de comer en lugar de agua. Anote la forma del menisco. d. Vierta 10 mL de agua en la probeta de 50 mL. Con cuidado trasvase el agua a una probeta de 100 mL. Registre su lectura en el cuadro de resultados N° 1 e. Repita la misma operación cuatro veces más, agregando siempre el agua medida en la probeta de 50 cm3 a la probeta de 100 cm3. Anote todas las lecturas del nivel que se va alcanzando en la probeta de 100 cm3, en el cuadro de resultados Nº 1. 46

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2. Uso de la pipeta y la probeta. a. Tome una pipeta volumétrica de 10 mL y la llena con agua hasta la marca de 10 mL. b. Vierta el agua de la pipeta volumétrica en una probeta de 50 mL. Lea el nivel alcanzado en la probeta, contemplando las décimas entre dos divisiones. Registre la lectura en el cuadro de resultados Nº 2. c. Repita el procedimiento cuatro veces más, anotando en cada caso el nivel que va alcanzando el agua en la probeta, en el cuadro de resultados Nº 2 d. Tome ahora una pipeta graduada de 10 mL y repita las mismas operaciones de los puntos a, b y c. Registre la lectura en el cuadro de resultados Nº 3. 3. Uso de la bureta y la probeta. a. Tome una probeta de 10 mL y llénela de agua hasta la marca de 10 mL. b. Con cuidado vierta el agua de la probeta en la bureta de 50 mL. Lea el nivel alcanzado en la bureta y anote su lectura en el cuadro de resultados Nº 4. c. Repita la operación cuatro veces más, anotando en cada caso el nivel que va alcanzando el agua en la bureta, en el cuadro de resultados Nº 4. Actividades y Resultados. 1. Uso de la probeta. a. Forma del menisco del agua: ______________________________ b. Forma del menisco del aceite: ______________________________ c. ¿Qué importancia tiene el menisco al realizar una lectura de volumen? d. Cuadro de resultados Nº 1. e. ¿Es igual el total medido en la probeta de 50 mL a la lectura final en la probeta de 100 mL? De lo contrario, ¿cuáles podrían ser las causas?

Operación

Cuadro 1. Lectura en probetas Lecturas en mL 1 2 3 4

Medida en la probeta de 50 mL Lectura en la probeta de 100 mL

10

10

10

10

5

Total

10

50

2. Uso de la pipeta y la probeta. 47

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a. Cuadro de resultados Nº 2 Cudro 2. Pipeta volumétrica y probeta Lecturas en mL Operación 1 2 3 4 Medida en la pipeta volumétrica 10 10 10 10 Lectura en la probeta de 100 mL

5 10

Total 50

b. ¿Es igual el total medido con la pipeta volumétrica al total de la lectura en la probeta? ¿Cuál instrumento resulta más exacto para medir volúmenes? c. Cuadro de resultados Nº 3 Cuadro 3. Pipeta graduada y probeta Lecturas en mL Operación 1 2 3 4 Medida con la pipeta 10 10 10 10 graduada Lectura en la probeta de 100 mL

5

Total

10

50

d. De acuerdo a los resultados entre la pipeta volumétrica y la pipeta serológica ¿cuál es más exacta? ¿Cuál es más precisa? 3. Uso de la bureta y la probeta. a. Cuadro de resultados Nº 4

Operación Medida con la bureta Lectura en la probeta

Bureta y probeta Lecturas en cm3 1 2 3 4 10 10 10 10

5 10

Total 50

b. De acuerdo a los resultados, entre la bureta y la probeta, ¿Cuál es más exacta? ¿Cuál es más precisa? Parte II Calibración de material volumétrico Con el fin de obtener los mejores resultados en el laboratorio, se utiliza el material volumétrico calibrado, a fin de medir exactamente los volúmenes vertidos o contenidos. Calibración de una pipeta aforada de 25 mL Procedimiento: 1. Pesar un erlenmeyer o pesasustancias limpio y seco

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2. Pesar en balanza analítica el erlenmeyer o pesasustancias (W1) 3. Llenar la pipeta con agua destilada hasta el aforo, medir la temperatura del agua (T) 4. Desalojar completamente el volumen de agua destilada en el erlenmeyer. 5. Pesar el conjunto (agua + erlenmeyer) W2 y registrar en la tabla los datos obtenidos con tres cifras decimales. 6. Repetir el proceso mínimo 10 veces 7. Determinar la masa real de agua trasferida, utilizando la densidad del agua a la temperatura del laboratorio. 8. Registrar los datos en la siguiente tabla: Volumen desalojado

Masa de agua desalojada (g)

Vreal desalojado (mL)

9. Con los datos registrados en la tabla obtener:  Volumen promedio  Desviación estándar  Error relativo  Error relativo porcentual  Coeficiente de Variación ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE SUS RESULTADOS: CUESTIONARIO: Se debe dar respuesta a cada una de las preguntas de planteadas en la parte I de la guía Preguntas Parte II 1. Que es volumen nominal? 2. Cuál es la densidad del agua a la temperatura del laboratorio 3. Cuáles son las características del material calibrado?. Elabore una tabla con las especificaciones del material. 4. Comparando los resultados obtenidos con el límite de tolerancia de la pipeta, qué puede concluir? Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: 49

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Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar. Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica. Informe o productos a entregar Pre informe: De acuerdo a lo especificado en el anexo 1 Informe de laboratorio: Ver anexo 1 Cuestionario: Se anexa al informe, debe dar respuestas a las preguntas planteadas las cuales son importantes para el análisis de los resultados Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

Presentan algunos datos experimentales (0.5) Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Presentan algunos resultados (0.5)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están

1

0.5

1

1

1

1

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Análisis de resultados

Conclusiones

Referencias bibliográficas

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0) No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5) Presentan algunas conclusiones (0.5)

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Total

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

1

9

Retroalimentación

El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

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PRACTICA 3 DENSIDAD Y VISCOSIDAD DE SOLUCIONES

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial Otra ¿Cuál

x

Autodirigida

Remota

10% 2 Densidad de soluciones, densidad de sólidos y Viscosidad de soluciones Propósitos: 1. Lograr que los estudiantes sean competentes en la determinación de densidades y viscosidades de diferentes sustancias. 2. Desarrollar competencias en análisis de gráficas e interpretación de resultados experimentales. Objetivos: 1. Determinar la densidad de algunas soluciones por el método picnométrico.

Intencionalidades formativas

2. Hallar la densidad de un sólido irregular, aplicando el principio de Arquímedes 3. Determinar la viscosidad de algunas soluciones utilizando el equipo de titulación (soporte universal, bureta y erlenmeyer). 4. Interpretar gráfica, analítica y significativamente los resultados obtenidos en la actividad experimental. Metas: 1. Determinar la densidad y viscosidades de algunas sustancias. 2. Interpretar gráficas y análisis de resultados

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Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 1. Manejo de equipo de laboratorio asociado con los procedimientos prácticos del curso 2. Habilidades para la interpretación de resultados 3. Capacidad para relacionar la teoría con la práctica. 4. Apropiación y aplicación del lenguaje técnico y científico propio de un laboratorio de química.

Fundamentación Teórica DENSIDAD: La densidad () de una sustancia, se define como la cantidad de masa por unidad de volumen. La densidad es una magnitud intensiva, es decir que no depende de la cantidad de materia que compone al cuerpo, sino sólo de su composición. Cada sustancia pura tiene una densidad ρ que es característica de la misma, por ejemplo, todos los objetos de oro puro tienen la misma densidad (ρAu=19.3 g/cm3), lo mismo ocurre con el aluminio (ρAl=2.7 g/cm3), el hierro (ρFe=7.8 g/cm3), etc. La unidad utilizada en el SI para expresar la densidad es kg/m 3, a nivel de laboratorio se usan otras unidades como g/cm3 y g/mLCuando en un líquido aumenta la temperatura, el volumen también y si no varía la masa la densidad disminuye. Por esto, en las tablas de densidades debe especificarse la temperatura a la que se determinó cada valor de densidad del líquido. Se expresa por la siguiente relación:

VISCOSIDAD: El concepto de viscosidad nació con Newton, cuando en su obra "Philosophiae Naturalis Principia Matemática" afirmó que la resistencia ejercida, y que surge a partir de una falta en el deslizamiento de un fluido si el resto de factores se mantienen, es proporcional a la velocidad a la que las partes de un fluido son separadas entre sí. Es decir, que cuando a un fluido se le aplica una fuerza tangencial que produce un flujo en el 53

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mismo, se le opone una fuerza proporcional al gradiente en la velocidad de flujo denominada viscosidad. En los líquidos a medida que se incrementa la temperatura la viscosidad disminuye, mientras que en los gases sucede lo contrario. La unidad de viscosidad en el sistema CGS es el poise y tiene dimensiones de dina segundo por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro cuadrado. El submúltiplo el centipoise (cP), 10−2 poises, es la unidad más utilizada para expresar la viscosidad dado que la mayoría de los fluidos poseen baja viscosidad. La relación entre el pascal segundo y el centipoise es: 1Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/(m.s) = 103 cP 1cP = 10−3 Pa. Descripción de la practica Determinación de viscosidades y densidades de diferentes sustancias. Para la determinación de las viscosidades de las sustancias, se llevarán a una bureta y se tendrá en cuenta el tiempo de caída del líquido desde la bureta. Para la determinación de las densidades se realizará mediante el método picnométrico, donde se tiene en cuenta el peso del líquido, el volumen del picnómetro. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) MATERIALES:         

Picnómetro Probeta de 100 mL Pipetas graduadas de 10 mL Beaker de 250 mL Equipo de titulación Cronómetro Espátula metálica Balanza digital Termómetro

REACTIVOS

Agua destilada Leche Alcohol etílico Sólido irregular Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica Ninguno Seguridad Industrial: Tener precaución con el manejo del material de laboratorio y reactivos teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad industrial del apartado “características generales (p. 17)”.

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Efectos del Alcohol etílico sobre la salud8 A continuación se mencionan algunos de estos efectos: Inhalación: Altas concentraciones del vapor pueden causar somnolencia, tos, irritación de los ojos y el tracto respiratorio, dolor de cabeza y síntomas similares a la ingestión. Ingestión: Sensación de quemadura. Actúa al principio como estimulante seguido de depresión, dolor de cabeza, visión borrosa, somnolencia e inconsciencia. Grandes cantidades afectan el aparato gastrointestinal. Si es desnaturalizado con metanol, puede causar ceguera. Piel: Resequedad. Ojos: Irritación, enrojecimiento, dolor, sensación de quemadura. Efectos Crónicos: A largo plazo produce efectos narcotizantes. Afecta el sistema nervioso central, irrita la piel (dermatitis) y el tracto respiratorio superior. La ingestión crónica causa cirrosis en el hígado. Precauciones para evitar incendio y/o explosión:  Evitar toda fuente de ignición o calor. Separar de materiales incompatibles.  Conectar a tierra los contenedores para evitar descargas electrostáticas.  Mantener buena ventilación y no fumar en el área de trabajo. Los equipos de iluminación y eléctricos deben ser a prueba de explosión. Nota: Una vez terminada la práctica deje el puesto ocupado y el material empleado perfectamente limpios. Metodología: Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas. Manejo de las unidades de viscosidad y densidad. Manejo del Excel para graficar los resultados Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con 8

QUÍMICA TÉCNICA LTDA. Hoja de datos de seguridad Alcohol Etílico. [En línea] 04 de Abril de 2006. http://www.quimicatecnica.com.co/documentos/ALCOHOL_ETILICO.pdf.

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la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor. Procedimiento: PARTE I. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE ALGUNAS SOLUCIONES POR EL MÉTODO PICNOMÉTRICO 1. Alistar el picnómetro (lavarlo y secarlo muy bien) 2. Pesar el picnómetro vacío y con tapa (W1) 3. Adicionar agua destilada hasta llenarlo completamente, luego proceder a taparlo y limpiar el exceso de agua derramada por las paredes con un papel suave. 4. Volver a pesar el picnómetro en la balanza y registrarlo como W2 5. Desocupar el picnómetro y adicionarle la leche de igual forma que con el agua. Registrar el peso como W3 6. Proceder de forma similar con diferentes muestras como glicerina, alcohol etílico, jugos naturales (filtrados previamente). 7. Observar el volumen del picnómetro y registrar éste y los pesos obtenidos en la siguiente tabla: SUSTANCIA

W1(g)

W2(g)

W3(g)

Vp (volumen del picnómetro)

PROCESAMIENTO DE LOS DATOS: Con los datos obtenidos en su experimento, calcular la densidad y gravedad específica de cada solución. PARTE II. VISCOSIMETRÍA DE SOLUCIONES PROCEDIMIENTO 1. Alistar el equipo de titulación como aparece en la figura 1 y de acuerdo a las instrucciones del tutor. 2. Llenar la bureta con agua destilada hasta enrasar a cero. 56

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Figura 11. Montaje de titulación 3. Colocar el erlenmeyer debajo de la bureta. 4. Abrir la llave de la bureta y cuando el agua este pasando por la graduación de 5 mililitros, activar el cronómetro y registrar el tiempo (en segundos) que tarda el líquido en llegar a la marca de 25 mL. Introducir el termómetro en el erlenmeyer y observar la temperatura del agua. 5. Repetir todo el procedimiento con las demás sustancias (leche, jugos, alcohol etílico, aceite, etc). 6. Registrar los valores obtenidos en la siguiente tabla de datos: SUSTANCIA T(SEG) T (°C) Agua Leche Jugo Alcohol Aceite mineral Con base en la siguiente tabla de viscosidades del agua a diferentes temperaturas, encontrar la viscosidad (η) de cada una de las sustancias trabajadas en el laboratorio, a la temperatura observada. Tabla 1. Valores de viscosidad para el agua a diferentes temperaturas

η (centipoise)*

T °C

1,792 1,309 1,005 1,125 0,895 0,800 0,656

0 10 20 15 25 30 40

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A partir de las densidades, tiempos y temperaturas de cada una de las soluciones trabajadas en el laboratorio, calcular la viscosidad de cada una, utilizando para ello la siguiente ecuación:

t= tiempo en segundos η= Viscosidad Mediante la ecuación determinar la viscosidad de cada una de las muestras trabajadas en el laboratorio. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS RESULTADOS En un diagrama de barras (histograma), representar gráficamente los resultados obtenidos, como se muestra en la siguiente gráfica:

Etc.

Gráfica 1 Ejemplo de representación gráfica de resultados (diseñado por Dolffi Rodríguez; 2011)

CUESTIONARIO: 1. Cuáles son las variables dependientes e independientes de este experimento? 2. La composición química de las sustancias analizadas, afecta la densidad y la viscosidad de éstas? Por qué? 3. Qué relación existe entre temperatura, densidad y viscosidad? 4. Cómo determinaría la densidad del cuerpo humano? 5. Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar. Revisar anexo 1 Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica. Informe o productos a entregar

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Pre-Informe: Ver anexo 1 Informe: Ver anexo 1 Cuestionario: Ver anexo 1 Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

Presentan algunos datos experimentales (0.5) Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5) Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1)

1

0.5

1

1

1

1

1

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Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Total

Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

9

Retroalimentación

El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

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PRÁCTICA 4. NÚMERO DE AVOGADRO Y EL CONCEPTO DE MOL

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial

x Autodirigida

Remota

10% 2 Determinación experimental del número de Avogadro Manejo de unidades de conversión Propósitos 1. Lograr que los estudiantes sean competentes en la determinación experimental del número de Avogadro. 2. Desarrollar habilidades en el manejo e interpretación de datos obtenidos experimentalmente. 3. Desarrollar competencias en análisis de resultados experimentales. Objetivos

1. Determinar experimentalmente el número de Avogadro presente en una capa monomolecular de Intencionalidades formativas ácido esteárico. 2. Determinar el número de moles presenten en una capa monomolecular de ácido esteárico. Metas Utilizar los datos encontrados experimentalmente para determinar el número de Avogadro. Interpretar los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio. Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 1. Manejo de equipo de laboratorio asociado con los 61

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procedimientos prácticos del curso 2. Manejo de datos experimentales para la determinación del número de Avogadro, número de moles en una capa monomolecular de ácido esteárico. 3. Capacidad para relacionar la teoría con la práctica. 4. Organizar y analizar la información encontrada en la práctica. Fundamentación Teórica Concepto de número de Avogadro y mol: En 1870 se determinó el número de Avogadro, que corresponde a la cantidad de átomos necesarios para obtener la masa atómica en gramos. El número de Avogadro corresponde a un número de cosas o partes, denominado mol. Por ejemplo cuando se tiene 12 unidades de cualquier cosa se dice que este valor corresponde a una docena, otro ejemplo sería cuando se tiene 10 unidades de algo, sería lo mismo que decir que este número corresponde a una decena. Así mismo, el número de Avogadro corresponde a una cantidad equivalente a 6,023x1023 unidades que corresponde a un mol. Por ejemplo, si tenemos 6,023x1023 personas sería equivalente a decir 1 mol de personas, de esta forma se puede hablar de 1 mol de manzanas, átomos etc, que corresponderán siempre al número de Avogadro (6,023x1023). Por lo tanto, un mol de cualquier elemento corresponderá al número de Avogadro, es decir, 6,023x1023 átomos del elemento, por ejemplo: un mol de hidrógeno corresponde a 6,023x1023 átomos de Hidrógeno y esta cantidad de átomos de hidrógeno pesan 1 gramo; otro ejemplo sería un mol de átomos de carbono que corresponden a 6,023x1023 átomos de carbono y esta cantidad pesa 12 gramos, esta relación se aplica para todos los elementos de la tabla periódica. Descripción de la Práctica

Se utilizará una solución de ácido esteárico en éter de petróleo, de concentración conocida (2.5 x 10-4g/mL) para la determinación del número de Avogadro. En el procedimiento se dejará caer una gota del ácido sobre una superficie de agua cubierta de talco, posteriormente se medirá el diámetro de la superficie de capa monomolecular formada por el ácido; con el fin de utilizar estos datos para determinar el número de Avogadro a través del tratamiento matemático de los datos. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

Material  Bureta de 25 mL  Regla graduada en mm Reactivos 62

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 Solución de ácido esteárico en éter de petróleo  Ácido Oléico  Alcohol cetílico Software a utilizar en la practica No se requiere ningún software para la realización de la práctica

Seguridad Industrial: Tener precaución con el manejo del material de laboratorio y reactivos teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad industrial mencionadas en el apartado características generales. Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas. Manejo de factores de conversión, concepto de mol, molécula y número de Avogadro Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor.

Procedimiento experimental 1. Llene con agua, hasta aproximadamente un centímetro del borde, un recipiente poco profundo con una superficie aproximada de 40 cm x 30 cm. Espere que el agua quede en reposo. 2. Sobre la superficie del agua, esparza uniformemente polvo fino de talco o tiza, formando una capa muy delgada. 3. En el centro del recipiente, y desde una altura aproximada de 5 cm, deposite con la bureta una gota de disolución de ácido esteárico (ácido octadecanoico) en éter con una concentración de 2.5 x 10-4 g/mL. NOTA: Debido a que se están manipulando sustancias muy volátiles; además de las medidas de seguridad acostumbradas, tome las precauciones necesarias para no alterar la concentración de la disolución. 4. Espere unos minutos para que se evapore el disolvente, y permita que el soluto forme la 63

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5.

6.

7.

8.

película monomolecular. (Lea la información que se da en el punto 15 de este procedimiento). Cubra el recipiente con un vidrio, y con un marcador copie sobre el vidrio el contorno de la mancha formada. Pase el contorno de la capa monomolecular formada a una hoja de papel milimetrado. Recorte esa superficie. Sobre el papel milimetrado mida el diámetro de la monocapa formada con el fin de determinar el área de la monocapa formada. Repita el experimento por lo menos cinco veces para obtener un valor promedio del área de la capa monomolecular que forma el ácido esteárico (ácido octadecanoico) contenido en una gota de disolución. Registre el dato en la tabla 1. Con la bureta que se usó para poner la gota, mida 1.0 mL de disolución etérea de ácido esteárico y cuente el número de gotas que pueden formarse con dicho volumen. Repita varias veces la operación y obtenga un valor promedio del número de gotas por mililitro de disolución. Registre el promedio en la tabla 1 Registre en la tabla 1 las informaciones solicitadas.

Experimento determinación Número de Avogadro (http://i1.ytimg.com/vi/5ZZT3uryHrU/hqdefault.jpg)

Nota: para mayor claridad se puede consultar el video aparecen en el siguiente link http://www.youtube.com/watch?v=5ZZT3uryHrU

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RESULTADOS Tabla 1. Registro de datos Ácido esteárico Soluto utilizado (ác. octadecanoico) Fórmula Masa Molar (M), g/mol Densidad (d) 204 = 0.9408 g/cm3, g/mL Concentración (c), g soluto/mL Área de la monocapa (A), cm2 No. de gotas/mL (n) Masa de soluto/gota, g Volumen soluto/gota, cm3 Espesor (h) de la Capa monomolecular (cm, A) Longitud de una molécula de soluto cm

CUESTIONARIO: 1. A partir de la concentración de la disolución y del número de gotas/mL de disolución, calcule cuántos gramos de ácido esteárico hay en cada gota de disolución. 2. De acuerdo a la información obtenida, ¿cuántos gramos de ácido esteárico han formado la mancha o capa monomolecular? 3. Con el dato anterior y la densidad del ácido esteárico calcule el volumen que ocupa, el que en consecuencia es el volumen de la capa monomolecular. 4. Como ya se ha calculado el volumen de la mancha (V=Ah) y previamente ha determinado su área, calcule el espesor (h) que tiene la capa monomolecular de ácido esteárico, en centímetros y en Amstrongs. 5. Si en su experimento formó una capa monomolecular y determinó el espesor (h) de esta, ¿cuál es la longitud de la molécula de ácido esteárico? 6. Proceda en forma similar, repitiendo el procedimiento completo con disoluciones de 65

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igual concentración de ácido oleico y alcohol cetílico y determine en cada caso, el espesor (h) de la capa monomolecular que se forma. INFORMACIÓN: Algunas superficies de gases o de líquidos tienden a reunir sobre ellas capas de otras moléculas. Si estas moléculas están colocadas muy juntas, tocándose lateralmente, y la capa tiene una sola molécula de espesor, decimos que se trata de una capa monomolecular o monocapa. Algunas sustancias como los ácidos grasos de masas molares altas, tienen la propiedad de extenderse sobre el agua, en películas delgadas, pero sólo si la superficie sobre la que se extienden es lo bastante extensa y la cantidad de sustancia lo bastante pequeña, formarán así capas monomoleculares. EJEMPLO PARA REALIZAR LOS CÁLCULOS Y DETERMINAR EL NÚMERO DE AVOGADRO Determinación de la masa de ácido esteárico presente en las gotas de ácido que se deja caer: 1. Determinar el volumen correspondiente a 1 gota de ácido. Por ejemplo: Suponiendo que en 1 mL de ácido esteárico hay 20 gotas, en 1 gota cuántos? 1gota* (1mL/20gotas)=0.05 mL 2. Determinar los gramos de ácido que existentes en la monocapa, es decir en el volumen que se dejó caer, utilizando la concentración de la solución de ácido esteárico. Ejemplo: gramos de ácido=2.5 x 10-4 g/mL*0.05mL=1.25 x 10-5 g de ácido esteárico en la monocapa 3. Determinar el Volumen de la película: Recuerde tener en cuenta la densidad del ácido esteárico que a 20 °C es 0.941 g/mL, suponiendo que el procedimiento se realizó a 20 °C se tiene:

V=

1.25x10-5 g =1.32 × 10−5 cm3 0.941 g/cm3

4. Con el diámetro promedio de las cinco monocapas, calcular el área promedio de la monocapa mediante la ecuación: ∏ * (d)2 A= 4 Por ejemplo si el diámetro es 11.9 cm, el área será: 66

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π * (11.9cm)2 A= =111.2 cm2 4 5. Espesor de la monocapa: Suponiendo que la monocapa tiene forma cilíndrica, siendo d su diámetro y h su espesor o altura. Esta altura, en cm corresponde al largo de la molécula, se tiene: h = V/A h=

1.32 × 10−5 cm3 =1.19 ×10−7 cm 111.220 cm2 h = 1.19 × 10−7

6. Volumen ocupado por una molécula: Si se considera un cubo será V=h3; si se considera una esfera V=4/3h23 Considerando una esfera:

h3 = 1.19×10-7 3 =1.68×10-21 cm3 7. Para determinar el número de moléculas en una gota, se tiene: 1 molécula ocupa un volumen de 1.68 x 10-21 cm3, qué número de moléculas habrá en el volumen de la película 1.32x10-5 cm3. De tal forma que: 1.32×10-5 cm3.

1 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎 =7.83 ×1015 moléculas 1.68 × 10-21 cm3

8. Determinar el número de moles de ácido esteárico en la monocapa: este dato se obtiene de dividir los gramos de ácido esteárico en la monocapa por el peso molecular del ácido. Ejemplo:

1 mol =4.4 𝑥 10−8 moles 280.44g 9. Determinar el número de moléculas presentes en un mol de ácido que corresponderá al número de Avogadro. Es importante tener en cuenta que en 1.25x10-5 gramos de ácido esteárico existen 7.83x1015 moléculas de ácido y que 1.25x10-5 gramos de ácido esteárico 1.25×10-5 g×

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corresponde a 4.4 x 10-8 moles de ácido esteárico. Por tal razón, se puede plantear la siguiente relación para determinar el número de moléculas en 1 mol: 1 mol de ácido esteárico

7.83 x 1015 moléculas = 1.77 ×1023 moléculas 4.4 x 10-8 moles de ácido esteárico

Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar, diagrama de flujo del procedimiento. Revisar anexo 1 Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica. Rúbrica de Evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

Presentan algunos datos experimentales (0.5) Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5) Presentan algunos resultados (0.5)

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1)

1

0.5

1

Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1)

1

Presentan adecuadamente los resultados

1

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Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Total

Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1)

1

El análisis de resultado es correcto y completo. (1)

1

Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

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PRÁCTICA 5. DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN PORCENTUAL DE UN COMPUESTO9

Tipo de practica

Presencial

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

x Autodirigida

Remota

10% 2  Fórmula empírica  Fórmula molecular  Composición porcentual Propósito: Establecer la fórmula empírica de un óxido metálico a partir de su composición porcentual. Objetivo: Determinar experimentalmente la composición porcentual y la fórmula empírica de un compuesto. Meta:

Intencionalidades formativas

Establecer la fórmula empírica de un compuesto químico a partir de los datos experimentales obtenidos de un óxido metálico. Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: a. Manejo de datos experimentales para la determinación de la composición porcentual de un compuesto. b. Manejo de equipo de laboratorio asociado con los procedimientos prácticos del curso c. Capacidad para relacionar la teoría con la práctica. d. Organizar y analizar la información encontrada en la práctica.

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Práctica tomada de guías de laboratorio Fenomenología. Autor: Frey Ricardo Jaramillo

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Fundamentación Teórica Cuando es preparado un compuesto nuevo, debe ser determinada su fórmula. Esto se lleva a cabo a partir de la composición porcentual del compuesto. Esta composición porcentual se obtiene dividiendo la masa de cada elemento entre la masa molar del compuesto y multiplicando por 100. Por ejemplo en una mol de agua (peso molecular = 18.0152), hay 2 moles de H (1.0079 x 2 = 2.0158) y un mol de O (15.9994). Por lo tanto: %H = (2.0158 / 18.0152)100 = 11.19% %O = (15.9994 / 18.0152)100 = 88.81% La fórmula empírica o fórmula más simple, es la relación más baja que expresa el número relativo de los átomos de los elementos en un compuesto. La fórmula empírica puede ser obtenida a partir de la composición porcentual como sigue: primero, suponer una cantidad definida como base del compuesto (generalmente 100 g). En el caso del agua, 11.19 g de H, y 88.81 g de O. Ahora se convierte la masa de cada elemento a moles: moles de H = 11.19 gramos de H x 1 mol de H / 1.0079 gramos de H = 11.10 moles de H moles de O = 88.81 gramos de O x 1 mol de O / 15.9994 gramos de O = 5.55 moles de O Cuando se dividen los resultados por el número de moles más pequeño que se obtuvo (5.55 en este caso) se obtiene la relación de números: Relación de H = 11.10 / 5.55 = 2 Relación de O = 5.55 / 5.55 = 1 Si los números obtenidos son números enteros, se usan como subíndices al escribir la fórmula empírica. La fórmula empírica es por lo tanto H2O. Si se obtiene una fracción en las relaciones, es necesario multiplicar por algún factor para eliminar la fracción y obtener números enteros. La fórmula molecular es la fórmula real o verdadera y representa el número total de átomos de cada elemento presentes en la molécula de un compuesto. Es perfectamente posible que dos o más sustancias tengan la misma composición porcentual, pero sean distintos compuestos. Por ejemplo, supóngase que se obtuvo la fórmula empírica CH a partir de la composición porcentual de un compuesto. Esta fórmula puede representar una molécula que tiene la fórmula C2H2 (acetileno, gas que se usa en soldadura), C6H6 (benceno, importante solvente que se usa en la síntesis del Nylon) o cualquier múltiplo de la fórmula empírica CH; tanto el acetileno como el benceno contienen 92.3% de carbono y 7.7% de hidrógeno. No es raro que la fórmula empírica sea la misma, pero la fórmula molecular será un múltiplo de la fórmula empírica. Para derivar la fórmula molecular a partir de la fórmula empírica debemos conocer la masa molar del compuesto. La fórmula empírica de un compuesto puede ser determinada por análisis químico o por síntesis. En el análisis químico, una masa conocida del compuesto es descompuesta para 71

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obtener las masas de los elementos mismos o algunos de sus derivados conocidos (para el carbón, el derivado es CO2, y para el hidrógeno es el agua). A partir de estas masas puede ser determinada la composición porcentual del compuesto. En una síntesis, se toman en cuenta las masas conocidas de los elementos para formar un compuesto y se determina la masa del compuesto. A partir de estos datos, es posible derivar la fórmula empírica del compuesto. En este experimento, una masa conocida de un metal reaccionará con exceso de oxígeno y se pesará el producto (un óxido metálico), El peso del producto consiste en la suma del peso del metal (conocido) y el oxígeno que reaccionó con él, del cual la masa del oxígeno puede ser calculada fácilmente. Las masas del metal y el oxígeno dan la composición porcentual. Finalmente se determina la fórmula empírica del producto. Ejemplo: En un experimento, una mezcla de hierro y azufre se calentó para producir una muestra de sulfuro de Hierro. Se obtuvieron los siguientes datos: Peso del crisol vacío = 1.033 g Peso del crisol + Hierro = 1.530 g Peso del crisol + sulfuro de Hierro = 1.815 g Calcular la composición porcentual del sulfuro de hierro y derivar su fórmula empírica. Solución Masa de Hierro = 1.530 - 1.033 = 0.497 g Masa de sulfuro de Hierro = 1.815 - 1.033 = 0.782 g Masa de azufre = 0.782 - 0.497 = 0.285 g % de Hierro en sulfuro de Hierro = (0.497 / 0.782) 100 = 63.6 % % de azufre en sulfuro de Hierro 0 (0.285 / 0.782) 100 = 36.4 % Moles de Hierro (Fe) = 63.6 g (1 mol / 55.85 g) = 1.14 moles de Fe Moles de azufre (S) = 36.4 g (1 mol / 32.0 g) = 1.14 moles de S Relación de moles Fe: S = 1.14 moles Fe: 1.14 moles de S = 1: 1 Fórmula empírica = FeS Descripción de la práctica A partir de la masa conocida de un metal reaccionará con exceso de oxígeno y se pesará el producto (un óxido metálico), El peso del producto consiste en la suma del peso del metal conocido) y el oxígeno que reaccionó con él, del cual la masa del oxígeno puede ser calculada fácilmente. Las masas del metal y el oxígeno dan la composición porcentual. Finalmente se determina la fórmula empírica del producto. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) Materiales  Soporte universal.  Triangulo de porcelana.  Mechero Bunsen. 72

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 Crisol.  Pinza para crisol.  Cápsula de porcelana.  Desecador.  Papel indicador de pH.  Balanza analítica. Reactivos  Cinta de magnesio.  Agua. Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica No requiere software para la realización de la práctica Seguridad Industrial Se referencian aspectos de seguridad en el laboratorio al inicio de la guía práctica del curso académico Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El aprendiente deberá realizar una revisión de temáticas abordadas en la unidad No. 2 del modulo del curso, así mismo hacer particular énfasis en conceptos sobre peso atómico, peso molecular, tipos de fórmulas químicas, fórmula molecular, empírica, condensada, porcentaje en peso, entre otros, que le permitirán abordar la práctica con mayor claridad. Forma de trabajo: Se organizarán grupos de trabajo (subgrupos) para el desarrollo del componente práctico, para lo cual tendrán acceso a los materiales y reactivos y puedan desarrollar el trabajo práctico. Antes de iniciar el proceso es importante que el tutor acompañante revise conceptos básicos requeridos para el abordaje de la práctica. Procedimiento: 1. Realizar el montaje adecuado para llevar a cabo la reacción. Ajustar la altura del anillo de hierro de modo que la punta de la flama no luminosa del mechero Bunsen toque la base del crisol.

Montaje relacionado en el punto No. 1 del procedimiento de la práctica.

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2. Con un lápiz numerar la base de los crisoles para identificarlos (desde el momento en que se saquen del desecador, los crisoles se manejaran con las pinzas). 3. Pesar los crisoles en la balanza analítica y registrar los pesos en la hoja de datos. 4. Enrollar tres cintas de magnesio de 3 cm aproximadamente (sin traslapar las vueltas) y colocar una dentro de cada crisol. Pesar cada uno de los crisoles con el metal. Registrar los pesos. 5. Colocar los crisoles (con las cintas metálicas adentro) sobre los triángulos de porcelana. Calentar suavemente para prevenir que el metal arda con una flama brillante (si esto sucede, usar una cápsula para cubrir el crisol). Cuando todo el metal ha reaccionado con el oxígeno adquiere un color gris claro y aspecto de cenizas (en 6-8 minutos). Calentar los crisoles por un tiempo adicional de 4 minutos con la flama más caliente. 6. Apagar el mechero y deja enfriar los crisoles a temperatura ambiente. 7. Cuando los crisoles se enfríen, añadir 2 gotas de agua a la ceniza metálica (óxido metálico) en cada crisol para descomponer cualquier nitruro metálico. El agua reacciona con el nitruro metálico para formar amoniaco (NH3) y el hidróxido metálico. Con el calentamiento, los hidróxidos metálicos pierden una molécula de agua, generando el óxido metálico correspondiente. 8. Eliminar el exceso de agua y amoniaco calentando los crisoles sobre una flama baja. Sostener cuidadosamente un trozo de papel indicador húmedo que indicará si se produce amoniaco. Cuando la ceniza metálica se ha secado completamente, calentar fuertemente los crisoles por 2 minutos adicionales. 9. Finalmente, dejar enfriar los crisoles en el desecador y posteriormente pesarlos. Registrar los pesos.

Datos:

Crisol No. 1

Crisol No. 2

Crisol No. 3

Masa del Crisol vacio Masa del Crisol más el metal Masa del Crisol más el óxido metálico

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Manejo de datos:

Crisol No. 1

Crisol No. 2

Crisol No. 3

Masa del metal Masa del óxido metálico Masa del oxígeno combinado con el metal Porcentaje de metal (%) Porcentaje del oxígeno (%O) Nombre del metal Número de moles de oxígeno Número de moles del metal Reacción de moles entre metal y oxígeno Fórmula Empírica

Cuestionario: a. Determinar la composición porcentual de la nicotina, C10H14N2. b. El arseniuro de galio es uno de los más recientes materiales que se emplean para fabricar (microcircuitos) semiconductores para computadoras. Su composición es 48.2% de galio y 51.8% de arsénico. ¿Cuál es su fórmula empírica? c. La hidroquinona es un compuesto orgánico que sirve como revelador en fotografía. Tiene una masa molar de 110 g/mol y una composición de 65.45% de carbono, 5.45% de hidrógeno y 29.09% de oxígeno. Determinar la fórmula molecular de la hidroquinona. Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar, diagrama de flujo del procedimiento. Revisar anexo 1 Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica. Rúbrica de Evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico

VALORACIÓN MEDIA Los objetivos que presenta están incompletos (0,5) El fundamento teórico está incompleto (0.5)

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

El fundamento teórico está completo, presenta

1

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Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

Presentan algunos datos experimentales (0.5) Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

Total

todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1)

0.5

Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1)

1

Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

1

1

1

1

9

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PRÁCTICA 6. TÉCNICAS BÁSICAS DE SEPARACIÓN

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial Otra ¿Cuál

x

Autodirigida

Remota

10% 2 Técnicas básicas de separación de mezclas solidas y líquidas (Evaporación, filtración y destilación) Propósitos: 1. Lograr que los estudiantes sean competentes en las técnicas básicas para separar mezclas de compuestos. 2. Desarrollar competencias en el manejo de datos e interpretación de resultados experimentales. Objetivos: 1. Determinar la composición de una mezcla utilizando procesos de separación. 2. Separar mezclas de compuestos utilizando la técnica de evaporación y destilación sencilla.

Intencionalidades formativas

3. Interpretar gráfica, analítica y significativamente los resultados obtenidos en la actividad experimental. Meta: 1. Diferenciar las características de algunas técnicas utilizadas para separar mezclas en el laboratorio. 2. Determinar las cantidades de los componentes de una mezcla al final del proceso de separación.

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Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 1. Manejo de equipo de equipo y técnicas para la separación de mezclas Habilidades para la interpretación de resultados 2. Capacidad para relacionar la teoría con la práctica. 3. Apropiación y aplicación del lenguaje técnico y científico propio de un laboratorio de química.

Fundamento Teórico A continuación se enumeran las características de las principales técnicas de separación de mezclas10. Filtración El procedimiento de filtración consiste en retener partículas sólidas por medio de una barrera, la cual puede consistir de mallas, fibras, material poroso o un relleno sólido. Decantación: El procedimiento de decantación consiste en separar componentes que contienen diferentes fases (por ejemplo dos líquidos que no se mezclan, sólido y líquido) siempre y cuando exista una diferencia significativa entre las densidades de las fases. La separación se efectúa vertiendo la fase superior menos densa (por arriba), o la inferior más densa (embudo de decantación). Evaporación: El procedimiento de evaporación consiste en separar los componentes más volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso. Cristalización: Para efectuar la cristalización de un sólido hay que partir de una disolución sobresaturada. Existen varias formas de sobresaturar una disolución, una de ellas es el enfriamiento de la solución, otra consiste en eliminar parte del disolvente (por ejemplo con la evaporación) a fin de aumentar la concentración del soluto, otra forma consiste en añadir un tercer componente que tenga una mayor solubilidad que el componente que se desea cristalizar. La rapidez del Enfriamiento definirá el tamaño de los cristales resultantes. Un enfriamiento rápido producirá cristales pequeños, mientras que un enfriamiento lento producirá cristales grandes. Para acelerar la cristalización puede hacerse una “siembra” raspando las paredes del recipiente. 10

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/prof/bloque_ii/metodos_separacion. pdf

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Sublimación: La sublimación aprovecha la propiedad de algunos compuestos de cambiar del estado sólido al estado vapor sin pasar por el estado líquido. Por ejemplo, el I2 y el CO2 (hielo seco) poseen esta propiedad a presión atmosférica.

Extracción: Cuando los solutos se distribuyen libremente entre dos solventes inmiscibles se establece una diferencia entre las relaciones de concentración en el equilibrio. La Distribución de un soluto entre dos solventes inmiscibles está gobernada por la “Ley de Distribución”. El proceso se basa en que uno de los solutos es más soluble es uno de los disolventes mientras que el otro u otros lo serán en el segundo disolvente.

Cromatografía La palabra cromatografía significa “Escribir en Colores” ya que cuando fue desarrollada los componentes separados eran colorantes. Los componentes de una mezcla pueden presentar una diferente tendencia a permanecer en cualquiera de las fases involucradas. Mientras más veces los componentes viajen de una fase a la otra (partición) se obtendrá una mejor separación. Las técnicas cromatográficas se basan en la aplicación de la mezcla en un punto (punto de inyección o aplicación) seguido de la influencia de la fase móvil. Clasificación de la cromatografía:  Cromatografía en columna. En este caso se utilizan columnas de vidrio rellenas de Alúmina (Al2O3), Sílica u Oxido de Magnesio.  Cromatografía en capa fina. En este caso se utiliza una placa de vidrio recubierta con fase estacionaria (generalmente del tipo descrito en la cromatografía en columna con algunas variantes) manteniendo un pequeño espesor constante a lo largo de la placa. Esta se coloca en una cuba cromatográfica, la cual debe encontrarse saturada con el eluente (fase móvil líquida). El eluente ascenderá por la placa y arrastrará los componentes a lo largo de ésta produciendo “manchas” de los componentes. Si los componentes no son coloreados se requerirán técnicas de revelado (adición de ninhidrina a aminas, ácido sulfúrico para carbonizar compuestos orgánicos, etc) o visores ultravioleta.  Cromatografía en papel. El proceso es básicamente el mismo, solo que se usan tiras de papel cromatográfico en la cuba cromatográfica.  Cromatografía de líquidos de alta eficiencia (HPLC). Es parecida a la cromatografía en columna, sólo que se aplica el flujo a presión.  Cromatografía de gases. Es aquella en la que la fase móvil es un gas (llamado gas portador o acarreador) y la fase estacionaria puede ser un sólido (cromatografía gas-sólido) o una película de líquido de alto punto de ebullición (generalmente polietilén-glicol) recubriendo un sólido inerte (cromatografía gas-líquido). Los compuestos que se pueden separar por cromatografía de gases deben ser volátiles y térmicamente estables.  La destilación constituye el método más frecuente e importante para la purificación de líquidos. Se utiliza siempre en la separación de un líquido de sus impurezas no volátiles y, cuando ello es posible, en la separación de dos o más líquidos. 79

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Destilación: La destilación constituye el método más frecuente e importante para la purificación de líquidos. Se utiliza siempre en la separación de un líquido de sus impurezas no volátiles y, cuando ello es posible, en la separación de dos o más líquidos. Cuando un líquido puro se introduce en un recipiente cerrado y vacío parte del mismo se evapora hasta que el vapor alcanza una determinada presión, que depende solamente de la temperatura. Esta presión, que es la ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido, es la tensión de vapor del líquido a esa temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la tensión de vapor también aumenta regularmente hasta que llega un momento en que la tensión de vapor alcanza el valor de 760 mm, entonces, si el líquido está en contacto en el exterior, comienza a hervir. La temperatura a la que esto ocurre recibe el nombre de punto de ebullición normal del líquido en cuestión, y es una constante característica para cada líquido. Mezclas de líquidos Cuando se calienta una solución o una mezcla de dos o más líquidos, el punto de ebullición normal es entonces la temperatura a la cual la tensión de vapor total de la mezcla es igual a la presión atmosférica (760 mm). La tensión de vapor total de una mezcla es igual a la suma de las presiones de vapor parciales de cada componente. En las soluciones ideales, las únicas que vamos a considerar, se cumple la ley de Raoult, que se expresa en los siguientes términos: "La presión parcial de un componente en una disolución a una temperatura dada es igual a la tensión de vapor de la sustancia pura multiplicado por su fracción molar en la solución".

PT = Px + Py =Pxo Nx + Pyo Ny De la ley de Raoult se puede deducir las siguientes conclusiones: 1. El punto de ebullición de una mezcla depende de los puntos de ebullición de sus componentes y de sus proporciones relativas 2. En una mezcla cualquiera de dos líquidos, el punto de ebullición está comprendido entre los puntos de ebullición de los componentes puros 3. El vapor producido será siempre más rico en el componente de punto de ebullición más bajo. Siempre que se tenga una mezcla de dos o más componentes que se diferencien suficientemente en sus puntos de ebullición, se podrá separar en sus componentes por destilación. Se pueden distinguir tres tipos principales de destilación: destilación sencilla, destilación fraccionada y destilación a vacío. Destilación sencilla Para la destilación sencilla se utiliza el aparato representado en la Figura 12 montado sobre dos soportes. Consta de un matraz de destilación, provisto de un termómetro. El matraz descansa sobre una placa calefactora. El matraz de destilación va unido a un refrigerante con camisa de refrigeración por la que circula agua en contracorriente. Finalmente el extremo inferior del refrigerante se une a una alargadera que conduce el destilado al 80

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matraz colector.

Figura 12 Montaje de destilación sencilla

El líquido que se quiere destilar se pone en el matraz (que no debe llenarse mucho más de la mitad de su capacidad) y se calienta con la placa calefactora. Cuando se alcanza la temperatura de ebullición del líquido comienza la producción apreciable de vapor, condensándose parte del mismo en el termómetro y en las paredes del matraz. La mayor parte del vapor pasa a través de la tubuladura lateral de la cabeza de destilación al refrigerante donde se condensa debido a la corriente de agua fría que asciende por la camisa de este. El destilado (vapor condensado) escurre al matraz colector a través de la alargadera. Durante la destilación el extremo superior del bulbo termométrico debe quedar justamente a la altura de la horizontal que pasa por la parte inferior de la tubuladura lateral de la cabeza de destilación (figura 12), de tal forma que todo el bulbo sea bañado por el vapor que asciende. La destilación debe hacerse con lentitud pero sin interrupciones, manteniendo para ello la calefacción adecuada. Casi todos los líquidos tienden a sobrecalentarse (alcanzar una temperatura algo superior al punto de ebullición). Se encuentran entonces en un estado metaestable que se interrumpe periódicamente al formarse súbitamente una gran burbuja de vapor en el seno del líquido. Se dice entonces que este hierve a saltos. Para evitar esto, antes de iniciar la destilación se añaden al líquido uno o dos trocitos de porcelana porosa, cuyos pequeños poros constituyen un lugar adecuado para la formación de núcleos de burbujas, hirviendo así el líquido normalmente al alcanzarse la temperatura de ebullición. Si el líquido se abandona cierto tiempo a una temperatura inferior a su punto de ebullición, entonces los poros de la porcelana se llenan de líquido y ésta pierde su efectividad. Para la adición de un nuevo trocito, el líquido debe enfriarse por debajo de su punto de ebullición; la adición de un trocito de material poroso a un líquido sobrecalentado provoca una ebullición repentina que puede ser violenta (peligro de incendio y quemaduras). 81

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La existencia de una capa de sólido en el fondo del matraz de destilación puede ser causa de violentos saltos durante la destilación, especialmente si se utiliza una calefacción local fuerte en el fondo del matraz. La calefacción de un matraz que lleva cierta cantidad de sólido depositado en el fondo se debe realizar siempre mediante un baño líquido. Mediante la destilación sencilla que se acaba de describir se pueden separar mezclas de dos componentes que hiervan con una diferencia de puntos de ebullición de al menos 60-80°C. Mezclas de sustancias cuyos puntos de ebullición difieren de 30-60°C se pueden separar por destilaciones sencillas repetidas, recogiendo durante la primera destilación fracciones enriquecidas en uno de los componentes, las cuales se vuelven a destilar. Tales mezclas se separan mucho mejor por destilación fraccionada. Descripción de la practica Los estudiantes organizados en grupo de 3 o 4 integrantes realizarán los montajes para separar mezclas de sólidos y líquidos utilizando técnicas de separación como son la evaporación, filtración y destilación sencilla. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos) Materiales  Soporte universal.  Tripode  Mechero Bunsen.  Vaso de precipitado  Refrigerante  Balón de fondo redondo  Abrazaderas  Embudo de vidrio  Erlenmeyer  Balanza analítica.  Papel filtro Reactivos  Cloruro de sodio  Cloruro de amonio  Óxido de silicio  Acetona  Agua destilada Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica No requiere software para la realización de la práctica Seguridad Industrial Se referencian aspectos de seguridad en el laboratorio al inicio de la guía práctica del curso académico Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. 82

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El estudiante deberá realizar una revisión de temáticas abordadas en el fundamento teórico de la guía. Es importante, tener claridad en el manejo de unidades de masa y volumen Forma de trabajo: Se organizarán grupos de trabajo (subgrupos) para el desarrollo del componente práctico, para lo cual tendrán acceso a los materiales y reactivos para que los estudiantes puedan desarrollar el trabajo práctico. Antes de iniciar la práctica, es importante que el tutor acompañante revise conceptos básicos requeridos para el abordaje de la misma y que los estudiantes realicen el preinforme que debe contener el diagrama de flujo sobre el procedimiento a seguir en el laboratorio. Parte I: Procedimiento experimental11 1. En un vaso de precipitados de 50 mL medir aproximadamente 0.5 g de la mezcla (cloruro de sodio, cloruro de amonio y óxido de Silicio). 2. Calentar la mezcla con el mechero Bunsen como se muestra en la figura 13 (colocar un poco de hielo sobre el vidrio de reloj).

Figura 13 Montaje de separación por evaporación

NOTA: El vaso de precipitados contiene una mezcla sólida, de la cual una parte sublima. Los cristales de la sustancia que sublima se colectarán en la parte inferior del vidrio de reloj. 3. Una vez sublimado el cloruro de amonio, medir su masa y registrar el dato en la tabla 1. 4. Agregar 50 mL de agua destilada al sólido que quedo en el vaso y filtrar como se observa en la figura 14.

11

http://www2.uah.es/quimica_organica/docencia/practicas/practicas_quimica_organica_farmacia.pdf

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Varilla de vidrio

Recipiente con agua, sal y óxido de silicio

Embudo

Vaso de precipitado

Filtrado

Figura 14. Montaje de Filtración

5. Secar el óxido de silicio y registrar su masa en la tabla 1. 6. Evaporar a sequedad el agua y obtener la masa del cloruro de sodio y registrarla en la tabla 1. (Poco antes de llegar a sequedad, tapar el vaso con un vidrio de reloj ya que al eliminarse el agua puede haber proyecciones del sólido). 7. Repetir el experimento dos veces más. 8. Determinar la composición porcentual de la mezcla. Tabla 1 Exp. 1

Exp. 2

Exp. 3

Prom.

Masa de la muestra Masa del cloruro de amonio Masa del óxido de silicio Masa del cloruro de sodio Cuestionario: 1. ¿Qué porcentaje de la muestra corresponde a cada componente? Para contestar esta pregunta se necesita una expresión como la siguiente:

2. Comenta los resultados. En otras palabras, si los tres componente suman menos del 100%, ¿dónde hubo pérdidas? En caso de que sumen más del 100 %, ¿cuál pudo haber sido el problema? 3. Investigar las propiedades físicas del cloruro de sodio, el cloruro de amonio y el óxido de silicio. 4. ¿Qué propiedad física permite separar al cloruro de amonio? ¿En qué consiste esta propiedad? 84

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5. ¿Qué propiedad física permite separar al óxido de silicio y al cloruro de sodio? 6. ¿Es posible diseñar un procedimiento alternativo para separar esta mezcla utilizando el mismo material? Parte II

Separación de una mezcla acetona-agua en sus dos componentes A.- Fraccionamiento por repetición de destilaciones sencillas. 1. Montar el aparato de destilación sencilla según se indica en la figura 12, utilizando un matraz de fondo redondo de 100 mL. Ponga un poco de grasa en todas las juntas esmeriladas. 2. Ponga en el matraz 30 mL de acetona, 30 mL de agua y dos o tres trocitos de plato poroso. Haga circular una corriente suave de agua del grifo por el refrigerante, uniendo la entrada de este al grifo mediante una goma. El agua que sale del refrigerante por su parte superior se conducirá a un desagüe mediante otra goma. Etiquete y numere tres matraces erlenmeyer pequeños para recoger las fracciones siguientes: I 56-65 °C, II 65-95 °C, III Residuo del matraz de destilación 3. Caliente el matraz de forma que el destilado se recoja de una manera continua a una velocidad aproximada de una gota por segundo. Cambie los matraces colectores con rapidez a los intervalos de temperatura indicados. Cuando la temperatura alcance 95 °C interrumpa la destilación y enfríe el matraz de destilación dejando que gotee en él, el condensado del cuello. 4. Mida con una probeta graduada los volúmenes de destilado obtenido en cada fracción así como el del residuo del matraz. Anote los volúmenes obtenidos. La fracción I está formada principalmente por acetona y el residuo por agua. La fracción II es una mezcla de acetona y agua. 5. Deje que el matraz de destilación vacío se enfríe y ponga en él el contenido del matraz II y vuelva a montar el aparato de destilación. Añada dos o tres trocitos porosos nuevos y destile de nuevo, añadiendo la fracción que destile entre 56-65 °C al recipiente I y recogiendo de nuevo en el matraz II la que destile a 65-95 °C. 6. Una vez que el matraz de destilación se haya enfriado algo, vierta el residuo que quede en él en el matraz III. Mida de nuevo y anote el volumen total de cada fracción. Apunte todos sus datos en el informe. 85

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CUESTIONARIO:

1. ¿Qué finalidad tiene la adición de trozos de plato poroso en la mezcla a destilar?. 2. Cualitativamente, ¿qué influencia ejercerán cada una de las siguientes impurezas en el punto de ebullición de la acetona? : a) alcohol etílico (78,8 °C), b) éter etílico (35 °C), c) azúcar. 3. Cítense dos razones que justifiquen que el agua fría circule en un refrigerante en sentido ascendente. 4. ¿Se podría separar por destilación sencilla una mezcla de dos líquidos de puntos de ebullición 77 °C y 111 °C? ¿Y por destilación sencilla? ¿Qué líquido se recogería en primer lugar? Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar, diagrama de flujo del procedimiento. Revisar anexo 1 Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica.

Rúbrica de Evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

Presentan algunos datos experimentales (0.5)

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1)

1

0.5

1

86

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Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

Total

Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

1

1

1

1

9

87

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PRACTICA 7. DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES

Tipo de practica Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial

x Autodirigida

Remota

10% 2  Constante universal de los gases  Ecuación de los gases ideales Propósitos 1. Desarrollar competencias en el manejo de material de laboratorio. 2. Desarrollar competencias en análisis de gráficas e interpretación de resultados experimentales. 3. Promover los procesos de investigación a través de las prácticas de laboratorio desarrolladas. 4. Identificar las caracteristicas y propiedades de los gases. Objetivos

Intencionalidades formativas

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 CO2 (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. Metas 

Recolectar diferentes volúmenes de gas y medir la 88

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temperatura del gas. 

Determinar el valor de la constante ( R ) de los gases mediante método gráfico.

Competencias 1. Identificar mediante procedimientos experimentales las

propiedades de los gases. 2. Analizar los datos contemplados en una gráfica relacionándolos con los fundamentos teóricos de las leyes de los gases para predecir su comportamiento.

Fundamentación Teórica 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 gráfica 6 Ecuación de estado para un Gas Ideal

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

Gráfica 2. 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:

Esta es la famosa ecuación de estado de los gases ideales, una de las más importantes en química, ya que establece la relación directa entre presión, volumen, número de moles y la temperatura de un gas y permite el cálculo de cualquiera de las 4 variables (P, V n, T ), conociendo 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: 90

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Como: m=

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 2 Valores de la constante universal de los gases expresada en diferentes unidades VALORES DE R

UNIDADES

0,082

Litros-atm sobre mol x grado kelvin

8,31

julios sobre mol x grado Kelvin

1,98

Calorías sobre mol x grado Kelvin

8,31 x 107

Ergios sobre mol x grado Kelvin

10,73

PSia= pie cúbico sobre 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 CaCO3 (también se puede utilizar NaHCO3). La ecuación es la siguiente:

2HCl(aq) + CaCO3(s)

CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(aq) 91

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Para lograr el objetivo propuesto, se harán reaccionar cantidades diferentes de CaCO3 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. Descripción de la práctica Se pesan diferentes cantidades de carbonato de calcio cada una se hace reaccionar con ácido clorhídrico y en el proceso se genera gas, el cual es recolectado en una probeta. Se mide el volumen de gas recolectado y se calculan los moles de gas producidos en la reacción, para posteriormente construir una gráfica de volumen contra número de moles de gas producido en el proceso. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

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 Software a utilizar en la practica No se requiere Seguridad Industrial Seguir las recomendaciones mencionadas en el apartado características generales-seguridad industrial (p. 7). Se recomienda tener precaución con la manipulación del ácido clorhídrico debido a que puede presentar inconvenientes para la salud tales como: 

La Inhalación a corto plazo produce quemaduras, tos, edema pulmonar y no se conocen efectos a la exposición prolongada.  Al contacto con la piel a corto plazo produce quemaduras, ulceración y la exposición prolongada produce dermatitis.  El contacto con los ojos a exposición a corto plazo produce quemaduras, daño a la vista, ceguera y la exposición prolongada genera daño a la vista, ceguera.  Por Ingestión a corto plazo se producen quemaduras y la exposición prolongada no es probable. Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica: El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas, entre otros. Conocimiento de las normas de seguridad que se deben tener en el laboratorio. 92

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Debe conocer el procedimiento a realizarse en la práctica y tener claridad en las propiedades de los gases.

Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento de la practica por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor.

Procedimiento:  Alistar el montaje que se muestra a continuación:

Figura 15 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 , 0,1 g; 0,2 g; 0,4 g; 0,8 g y 93

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1,2 g de CaCO3  Adicionar 200 mL de HCl 2N en el balón de fondo plano, luego agregar 0,1 g 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 200 mL de HCl 2N  Agregar al balón nuevamente 0,2 g de CaCO3 (w2), realizar el mismo montaje que se explicó anteriormente y medir volumen (V2) de CO2 y la temperatura (T2) de éste en la probeta.  Repetir el procedimiento con las demás cantidades de CaCO3 y medir laos respectivos volúmenes y temperaturas del CO2 obtenido, registrar estos valores en la tabla de datos. TABLA DE DATOS: Tabla 3 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

CÁLCULOS  A partir de los gramos de CaCO3 adicionados y teniendo en cuenta la estequiometria de la reacción, Calcular las moles de CO2 producidas en cada experiencia.  Consultar la presión atmosférica de la región, lo mismo que la presión de vapor del 94

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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 CO2, linealizarla por el método estadístico de los mínimos cuadrados, encontrar la pendiente(m) y el coeficiente de correlación (r2)



Teniendo en cuenta la pendiente de la recta, lo mismo que temperatura promedio 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 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?

95

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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? Sistema de Evaluación El tutor asignado al componente práctico evaluará el laboratorio de acuerdo a los aspectos de la rúbrica de evaluación. La calificación de la práctica se dará en una escala de 0.0 a 25 puntos. Informe o productos a entregar PRE INFORME: Este se debe realizar antes de cada práctica. A continuación se presentan algunas recomendaciones para la presentación del pre-informe: Debe contener las siguientes partes: Título, objetivos, fundamento teórico que contribuya a la explicación de los resultados, el cual debe ser concreto, donde se establezca los criterios para la discusión de los resultados y para la comparación con los resultados obtenidos en otras investigaciones. En el fundamento teórico debe contener las reacciones químicas que ocurren durante el procedimiento, por lo tanto es importante tener en cuenta los cambios químicos que ocurren para plantear la respectiva ecuación química en cada uno de los pasos del proceso. El pre-informe también debe contener el procedimiento en forma de diagrama de flujo y un listado de todos los materiales y equipos que se utilizarán en la práctica. INFORME DE LABORATORIO Este se debe entregar posterior a la realización de la práctica. El informe se debe entregar en Word y debe tener una portada con las siguientes características: TITULO DE LA PRÁCTICA (en mayúscula y centrado), INTEGRANTES DEL GRUPO (Nombres, apellidos código y correos electrónicos), ENTREGADO A (Nombre completo del tutor a quien va dirigido), DIRECTOR DE CURSO (Nombre completo del director de curso y correo electrónico) También debe contener los apartes del preinforme (titulo, objetivos, fundamento teórico, procedimiento y materiales) y además los siguientes: Datos experimentales: Se deben presentar en orden de acuerdo al desarrollado, se recomienda presentar los resultados en tablas.

procedimiento

Cálculos: En esta sección se solicita ejemplificar el procedimiento utilizando datos propios datos. Es conveniente efectuar el análisis dimensional con cada una de las fórmulas que se utilizan para el tratamiento de los datos a fin de que el resultado obtenido esté expresado con las magnitudes requeridas (porcentaje, masa, volumen, concentración expresada en 96

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normalidad, molaridad, molalidad, partes por millón, etc.) Resultados: Son el recuento completo y detallado de los hechos obtenidos (valores y observaciones) en el proceso de investigación, los cuales van a conformar la base para la posterior interpretación, análisis y derivación de conclusiones y recomendaciones. Su presentación debe ser sencilla y fácil de comprender por el lector, usando tablas, figuras, gráficas o postulados. Los resultados numéricos deben reportarse dentro de los límites de exactitud permitidos por la técnica utilizada y con el número de cifras significativas definido por esos límites. Análisis de resultados. Esta sección es la más importante del reporte del trabajo experimental ya que el autor realiza un examen crítico de sus resultados, verificando el cumplimiento de los objetivos planteados y su correlación con los principios teóricos utilizados e interpreta su significado y alcance. Aplicaciones en la profesión. En esta parte, se consignan las opiniones del estudiante acerca de la utilidad de la práctica realizada en el desarrollo de su profesión. Conclusiones. Aquí se reúne el aporte del trabajo de investigación al conocimiento y se dan criterios para tomar una decisión frente a un problema por resolver. Se enumeran y puntualizan las conclusiones que se fueron insinuando en el punto anterior puesto que al hacer la interpretación y análisis de los resultados obtenidos se tiene una idea sobre lo bueno o lo malo que resultó el trabajo realizado. Bibliografía Citar las fuentes documentales según las normas ICONTEC que se utilizaron para la elaboración del informe, se debe incluir las citadas en el documento. Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

Presentan algunos datos experimentales

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los

1

0.5

1

97

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(0.5)

Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

Total

datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

1

1

1

1

9

Retroalimentación El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

98

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PRÁCTICA 8. SOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial

x Autodirigida

Remota

10% 2 1. Unidades de concentración de soluciones 2. Propiedades coligativas de las soluciones Propósitos 1. A través del componente práctico lograr que los estudiantes sean competentes en el manejo de las unidades de concentración 2. Comprobar a través del proceso experimental que la adición de un soluto a un solvente disminuye su punto de congelación 3. Desarrollar competencias en análisis de gráficas e interpretación de resultados experimentales.

Intencionalidades formativas

Objetivos 1. Determinar las diferentes unidades de concentración física y químicas de una solución salina, por medio de una evaporación total de ésta en un vidrio de reloj previamente pesado. 2. Determinar la masa molar de un compuesto a partir del descenso del punto de solidificación. Metas Manejo de diferentes unidades de concentración para la preparación de soluciones Comprobar algunas propiedades coligativas de las 99

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soluciones Competencias 1. Analizar los datos obtenidos y relacionarlos con las propiedades coligativas de las soluciones.

2. Explicar un proceso químico analizando los datos contendidos en una gráfica

Fundamentación Teórica 1. CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES: La concentración de una solución salina se puede determinar fácilmente en el laboratorio, mediante la evaporación hasta sequedad de una muestra de una solución salina en un vidrio de reloj, sobre la boca de un beaker que contiene agua en ebullición (figura 2); de esta forma conociendo el volumen de la solución evaporada (V SN), el peso del vidrio de reloj limpio y seco (W1); el peso del vidrio con la solución (W2); y el peso del vidrio con el residuo después de la evaporación (W3), podemos encontrar el peso en gramos de la solución, el solvente (H2O) y el soluto (NaCl) y por consiguiente la concentración de esta solución expresada en varias formas, es decir: a) Wsolución=W2-W1 b) Wsto=WNaCl=W3–W1 c) Wsolvente=WH2O = W2–W3 Con estos valores, se procede a calcular las respectivas unidades de concentración así:

100

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PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES Determinación de la masa molar a partir del descenso del punto de solidificación El agregado de un soluto a un solvente, en general, desciende el punto de solidificación (o cristalización) del solvente. Si T0 (K o °C) es el punto de solidificación del solvente puro, y T (K o °C) es el punto de solidificación de la solución, se define como descenso del punto de solidificación ΔT (K o °C), a la diferencia entre los puntos de solidificación T0 y T, es decir:

ΔT = T0 – T (1) El signo de ΔT es siempre positivo.

101

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El hecho de que el punto de solidificación de la solución sea más bajo que el del solvente puro es en realidad una consecuencia más del descenso de la presión de vapor del solvente en la solución. Como con algunas limitaciones puede aceptarse que para estas soluciones el descenso del punto de solidificación T será proporcional al descenso relativo de la presión de vapor, y teniendo en cuenta que a su vez el descenso relativo de la presión del vapor es proporcional a la fracción molar X2 del soluto en la solución (ley de Raoult), puede escribirse que:

(2) donde p° es la presión de vapor del solvente puro a una temperatura dada, p es la presión de vapor de la solución a la misma temperatura y kf es una constante de proporcionalidad. En soluciones diluidas, puede aceptarse que la fracción molar del soluto es proporcional a la molalidad de la solución, en consecuencia:

(3) donde m es la molalidad de la solución y kc es la constante crioscópica molal. De la ecuación (3) se deduce que el significado físico de kc es equivalente al descenso del punto de solidificación para una solución de molalidad igual a la unidad; como en general una solución de molalidad igual a 1 no sería lo suficientemente diluida como para que en la ecuación (3) fuese válida, kf debe ser considerada como el descenso de solidificación para una solución de molalidad unitaria supuestamente ideal. Los valores de kc se hallan tabulados: para el agua es 1,86, para el benceno 5,12, para el alcanfor 40, etc. Cuanto mayor sea el valor numérico de kc tanto mayor será el salto de T observado experimentalmente para una determinada molalidad; de allí que presenten particular interés aquellos solventes de elevado kc. Para el naftaleno, que es el solvente a utilizarse en esta experiencia, el kc vale 7,0 °C m-1, donde m es la molalidad. Descripción de la practica

Inicialmente se determinará la concentración de una solución salina por medio de una evaporación total. Posteriormente se determinará la masa molar a partir del descenso del punto de solidificación Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

MATERIALES:  Tripode  Malla de asbesto  Mechero Bunsen  Vidrio de reloj  Balanza  Pipeta graduada de 5 mL  Probeta de 50 mL 102

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 Soporte Universal  Bureta de 25 mL  Pinzas para bureta  Erlenmeyer de 50 mL  Beaker de 250 mL  Espátula metálica  Agitador de vidrio  Termómetro REACTIVOS  Solución de NaCl al 10% p/v  Naftaleno  Azufre Software a utilizar en la practica No se requiere ningún tipo de software para la realización de la práctica

Seguridad Industrial Tener precaución con el manejo del material de laboratorio y reactivos teniendo en cuenta las recomendaciones de la carta de seguridad de cada uno de los reactivos. Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas, entre otros. Conocimiento de las normas de seguridad que se deben tener en el laboratorio. Debe conocer el procedimiento a realizarse en la práctica Manejo de las unidades de concentración. Propiedades coligativas de las soluciones Manejo del Excel para graficar los resultados. Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor.

103

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Parte I. Preparación de soluciones y determinación de la concentración de una solución. Parte A. Procedimiento: CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES 1. Alistar el equipo de calentamiento (trípode con mechero o parrilla eléctrica). 2. Calentar 100mL del agua en beaker de 200 mL hasta ebullición. 3. Pesar en un vidrio de reloj limpio y seco (W1) 4. Adicionar 5 mL de una solución salina (previamente preparada), al vidrio de reloj y volver a pesar el conjunto. Consignar los datos obtenidos en una tabla como W 2. 5. Colocar el vidrio de reloj con la solución en la boca del vaso, hasta evaporar totalmente la solución salina, como lo muestra la figura 17. 6. Dejar enfriar y secar el vidrio por debajo, luego pesarlo con el soluto: W3; registrar estos valores en una tabla de datos.

Figura 16 Montaje para evaporar la solución salina (Diseñado por Dolffi Rodríguez)

CÁLCULOS Y GRÁFICAS 1. UNIDADES DE CONCENTRACIÓN A. Con los datos obtenidos en su práctica, determinar peso en gramos de: la solución, el soluto (NaCl) y el solvente (H2O). B. Con base en estos valores hallar:  % peso/volumen del NaCl en la solución  % peso/peso del NaCl en la solución  Partes por millón (ppm) del NaCl en la solución  Molaridad (M) de la solución 104

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 Normalidad (N) de la solución (tener en cuenta que 1 mol NaCl tiene 1 equivalente)  Molalidad (m) de la solución salina.  Fracción molar del NaCl (XNaCl) en la solución.  Fracción molar del agua (XH2O) en la solución. TABLA DE RESULTADOS 1. CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES UNIDAD DE CONCENTRACIÓN

VALOR

% peso/volumen % peso/peso ppm Molaridad (M) Normalidad (N) Fracción molar NaCl Fracción molar Agua Parte B: 1. Cada equipo preparará 50 mL de cada una de las disoluciones de la Tabla 4. Tabla 4

Disolución

Reactivo

Información sobre el reactivo

NaOH 6M

NaOH

Pureza: ___________ Masa molar:________

H2SO4 3M

H2SO4

Pureza: ___________ Densidad:__________ Masa molar:________

Cu(NO3) 0.1 M

Cu(NO3)2

Pureza: ___________ Masa molar:________

Volumen de disolución a preparar

Cantidad de sustancia de reactivo (mol) necesaria para preparar la disolución

Cantidad de reactivo (g o mL) necesaria para preparar la disolución

Cuestionario 105

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2. A cada grupo de laboratorio se le entregará un aserie de frascos para envasar las soluciones. 3. Con los datos de la Tabla 4, calcular la cantidad de reactivo necesaria para preparar cada una de las disoluciones. 4. Antes de comenzar a trabajar elaborar dos etiquetas para cada una de las disoluciones indicando los siguientes datos: a. Nombre y concentración de la disolución b. Fecha de preparación de la disolución c. Equipo que preparó la disolución 5. Marcar de precipitados de 50 mL y las botellas que deben estar limpias y secas, las cuales servirán para almacenar las soluciones que se van a preparar con las etiquetas elaboradas según las indicaciones del punto 4. 6. Medir la cantidad de reactivo necesario y colocarlo en el vaso de precipitados de 50 mL, previamente etiquetado con los datos de la disolución a preparar. Disolver el reactivo con aproximadamente 20 mL de agua destilada NOTA: Recordar las precauciones que se deben tener en cuenta cuando se trabaja con ácidos como el sulfúrico. Es importante tener en cuenta que el ácido se adiciona sobre una cantidad de agua y luego se completa el volumen requerido.

7. Colocar un embudo sobre el matraz aforado de 50 mL, teniendo cuidado de dejar siempre un espacio entre el tallo del embudo y las paredes del matraz para permitir el paso de aire, y con ayuda de un agitador de vidrio trasvasar la disolución del vaso de precipitados hacia el matraz aforado, lavando con agua destilada varias veces el vaso, el embudo y el agitador hasta asegurarte de que no queda nada del reactivo en ellos y hasta antes de llegar a la marca de aforo del matraz. 8. Completar con agua destilada hasta el aforo, colocar el tapón del matraz y agitar para homogeneizar. 9. Colocar las disoluciones preparadas en botellas adecuadas previamente etiquetadas y guárdalas en una gaveta.

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Cuestionario 1. Teniendo en cuenta el procedimiento descrito en esta práctica , explicar cómo se prepararía las siguientes disoluciones (incluir los cálculos que se necesitan para saber las cantidades a utilizar): a. 200 mL de disolución 0.1 M de NaOH, partiendo de NaOH comercial del 96 % de pureza. b. 250 mL de disolución 5 M de Cu(NO3)2, partiendo del Cu(NO3)2•3H2O comercial al 98 % de pureza. c. 1 L de disolución 0.3 M de H2SO4, partiendo de H2SO4 2 M 2. Se desea preparar un litro de una disolución 1 M de hidróxido de sodio (NaOH) a partir del producto comercial en el que la etiqueta especifica una pureza del 98 %. Indicar el procedimiento a seguir, describir el material a utilizar y determinar la masa (g) del producto comercial que se debe utilizar. 3. Se desea preparar un litro de disolución de ácido sulfúrico 1 M a partir de un producto comercial, que es del 95 % en m/m y con una densidad de 1.84 g/mL. Indicar las precauciones que se deben tomar, describir el procedimiento a seguir y determinar el volumen (mL) de ácido comercial que se debe utilizar. Parte II. Propiedades Coligativas12 1. Armar el aparato necesario para la experiencia (figura18), y revisar que la escala del termómetro comprendida en el rango de 70-100°C, quede visible. Varilla de Vidrio

Termómetro

Reactivos

Figura 17 Montaje sistema de calentamiento (Diseño: Msc Dolffi Rodríguez, 2012)

12

Adaptada de: http://materias.fi.uba.ar/6302/TP4.pdf

107

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2. Pesar aproximadamente 5 g de naftaleno con una aproximación 0,1 g y llevarlo al tubo. 3. Colocar el tubo en un baño de agua caliente hasta que el naftaleno funda totalmente (controlar que el nivel de agua quede por encima del nivel del naftaleno contenido en el interior del tubo). 4. Observar la fusión, retirar el tubo del baño y dejar que el naftaleno se enfríe gradualmente, mientras se agita continuamente. 5. Leer la temperatura cada 15 segundos, comenzando alrededor de los 85 °C. 6. Observar el inicio de la cristalización y medir la temperatura a los intervalos preestablecidos, hasta que el naftaleno solidifique. 7. Colocar nuevamente el mechero bajo el vaso de precipitados y ajustar la llama de manera tal que conserve la temperatura del baño María caliente. 8. Pesar aproximadamente 0,5 g de azufre finamente pulverizado (la presencia de partículas grandes dificulta la disolución posterior del azufre). 9. Cuando el naftaleno este completamente fundido, quitar con precaución el conjunto tapón - termómetro - agitador, y cuidadosamente verter todo el azufre en el naftaleno fundido. 10. Colocar nuevamente el conjunto tapón – termómetro - agitador y agitar vigorosamente hasta que el azufre se haya disuelto. Esta operación se realiza rápida y fácilmente si el azufre usado está finamente pulverizado, de lo contrario, puede resultar dificultosa. 11. Una vez lograda la disolución del azufre por completo, retirar el tubo del baño. Con agitación continua medir la temperatura, a partir de 83°C, a intervalos de 15 segundos hasta que aparezcan los primeros cristales de naftaleno y que la solución quede totalmente solidificada.

Recomendaciones para la limpieza del material empleado: Para proceder a la limpieza del aparato, colocar el tubo con tapón incluido en el baño de agua caliente nuevamente hasta lograr la fusión de la solución. Quitar con cuidado el conjunto tapón – termómetro - agitador y volcar la solución fundida sobre un papel. No arrojar la solución fundida a la pileta del laboratorio. Para eliminar los restos de solución adheridos al tubo, termómetro, etc., colocar éstos en un baño de agua a 90°C. No calentar directamente; en primer lugar, tener en cuenta que los vapores de naftaleno son inflamables; en segundo lugar, recordar que si se eleva la temperatura del termómetro por encima de los 100°C, este se rompe. Es aconsejable acudir al laboratorio con un poco de alcohol y “virulana” para facilitar la limpieza del tubo. CÁLCULOS13: I. Determinar la masa molar del azufre 13

Adaptado de guías de laboratorio química general.

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En primera instancia se mide el punto de solidificación del solvente (naftaleno) puro. Luego, se disuelve una determinada masa de azufre en una determinada cantidad de naftaleno. Experimentalmente se mide el punto de solidificación de la solución formada. Como Kf es 7,0ºC/m, a partir del valor experimental hallado para ΔTf se calculará m (molalidad). Por definición, molalidad es:

Donde: g2 = masa de soluto (azufre). g1 = masa de solvente (naftaleno). M2 = masa molar del azufre, es decir: M2 = (1000 x g2) / (m x g1) Dado que g2, g1 y m se conocen, se puede calcular M2 Por lo tanto la atomicidad del azufre será: Atomicidad = M2/Ar2 = M2/32,06 1. Completar la siguiente tabla: Valores Masa de naftaleno (g1) Masa de azufre (g2) Temperatura de solidificación del naftaleno (T0f) Temperatura de solidificación de la solución (Tf) Descenso del punto de solidificación ATf = (T0f – Tf) Molalidad de la solución m = (ΔTf / Kf) Masa molar del azufre = 1000 x g2 / m x g1 Masa atómica del azufre (tabla periódica) Atomicidad del azufre en solución = a= M2 / A2 Error absoluto = Atomicidad del azufre - 8 (a-8) Error relativo porcentual = (Error absoluto / 8) x 100

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2. Realizar la gráfica de enfriamiento del naftaleno y de la solución. Con los datos que deben registrar en la siguiente tabla: Tiempo en segundos

Temperatura del naftaleno °C

Temperatura de la solución (naftaleno-azufre)

Ubique en el eje x tiempo (t) y en eje y Temperatura (T) Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar. Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica.

Informe o productos a entregar Pre informe: De acuerdo a lo especificado en el anexo 1 Informe de laboratorio: Ver anexo 1 Cuestionario: Se anexa al informe, debe dar respuestas a las preguntas planteadas las cuales son importantes para el análisis de los resultados Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

Presentan algunos datos experimentales

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los

1

0.5

1

110

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(0.5)

Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

Total

datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

1

1

1

1

9

Retroalimentación

El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

111

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PRACTICA 9. ALCALIMETRÍA Y ACIDIMETRÍA

Tipo de practica

Presencial

Porcentaje de evaluación Horas de la practica

x Autodirigida

Remota

10% 2 Estandarización de una base (NaOH) Titulación ácido fuerte-base fuerte

Temáticas de la práctica Propósitos

4. Lograr que los estudiantes sean competentes en la determinación de la concentración de una base y de un ácido, mediante procesos de titulación. 5. Desarrollar habilidades interpretación de experimentalmente.

en el datos

manejo e obtenidos

6. Desarrollar competencias en análisis de gráficas e interpretación de resultados experimentales. Objetivos Intencionalidades formativas 4. Determinar la concentración exacta de una solución de hidróxido de sodio por el método de titulación volumétrica. 5. Cuantificar la normalidad de una solución de ácido clorhídrico (HCl) mediante la relación gráfica entre volumen de base gastado y volumen de ácido titulado. Metas Utilizar los datos encontrados experimentalmente para determinar la concentración de una solución de hidróxido de sodio. Hallar gráficamente la concetración de una solución de 112

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ácido clorhidrico. Interpretar los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio. Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 5. Manejo de equipo de laboratorio asociado con los procedimientos prácticos del curso 6. Interpretación de gráficas a partir de los resultados experimentales encontrados en el laboratorio. 7. Capacidad para relacionar la teoría con la práctica. 8. Organizar y analizar la información encontrada en la práctica.

Fundamentación Teórica

Un estándar o patrón primario es una sustancia altamente ionizable, no volátil ni oxidante, muy estable al aire (no debe ser higroscópica en exceso ni delicuescente), de alto peso molecular perfectamente definido y debe permitir su secado a 100-110°C sin descomponerse. En la práctica actual, se va a emplear como estándar o patrón primario el biftalato de potasio o ftalato ácido de potasio, cuyo P.M. es 204,22 g. Para la valoración del hidróxido de sodio, se parte de una cantidad conocida de biftalato de potasio, la cual se titula entonces contra la solución desconocida de hidróxido de sodio, utilizando como indicador la fenolftaleína. En el punto final, cuando la solución cambie de incoloro a rosado, se tendrá la siguiente igualdad:

Descripción de la practica

113

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Estandarización de una base fuerte y determinación de la concentración de ácido clorhídrico por el método grafico, utilizando un procedimiento de titulación. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

MATERIALES:  Balanza analítica  Vidrio de reloj  Espátula pequeña  Soporte Universal  Pinzas para bureta  Bureta de 25 mL con llave de teflón  Estufa de laboratorio  Desecador  Pinzas cortas para crisol  Pipetas aforadas de 1, 10 y 25 mL  Balones aforados de 100 y 250 mL  Erlenmeyer de 250 mL  Vasos precipitados de 50 y 250 mL  Frasco lavador REACTIVOS    

Biftalato de potasio R.A. Hidróxido de sodio R.A. Ácido clorhídrico R.A. Solución alcohólica de fenolftaleína al 1%.

Software a utilizar en la practica Ninguno

Seguridad Industrial: Tener precaución con el manejo del material de laboratorio y reactivos teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad industrial mencionadas en el apartado características generales. A continuación se mencionan los posibles efectos para la salud de algunos de los reactivos a utilizar: Ácido Clorhídrico:  La Inhalación a corto plazo produce quemaduras, tos, edema pulmonar y no se conocen efectos a la exposición prolongada.  Al contacto con la piel a corto plazo produce quemaduras, ulceración y la exposición prolongada produce dermatitis.  El contacto con los ojos a exposición a corto plazo produce quemaduras, daño a la 114

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vista, ceguera y la exposición prolongada genera daño a la vista, ceguera.  Por Ingestión a corto plazo se producen quemaduras y la exposición prolongada no es probable. Hidróxido de sodio: Se debe tener precaución en la manipulación debido a que puede ocasionar quemaduras al contacto con la piel y ojos. También puede ocasionar irritación severa del tracto respiratorio y digestivo con posibles quemaduras. Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas, entre otros. Conocimiento de las normas de seguridad que se deben tener en el laboratorio. Debe conocer el procedimiento a realizarse en la práctica Manejo de las unidades de concentración. Manejo del Excel para graficar los resultados. Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor. PROCEDIMIENTO: I.

ESTANDARIZACIÓN DEL HIDRÓXIDO DE SODIO: 1. Pesar en balanza analítica, utilizando un vidrio de reloj o un vaso de precipitados de 50 mL, 0,25 g del biftalato de potasio, calidad Reactivo Analítico (R.A.), previamente secado a 100–110°C y conservado dentro del desecador. Registrar el peso exacto en el cuaderno de laboratorio. 2. Pasar el biftalato pesado a un erlenmeyer de 250 mL, ayudándose con un frasco lavador y añadir alrededor de 100 mL de agua destilada, agitando suavemente hasta su disolución. Agregar 2 gotas de solución de fenolftaleína. 3. Purgar y llenar la bureta con la solución recién preparada de hidróxido de sodio, enrasando a cero. Titular la solución de biftalato hasta obtener una coloración rosa que persista 30 segundos, lo cual indica que la reacción de neutralización ha llegado a su fin. Es decir, marca el PUNTO DE EQUIVALENCIA, en donde los equivalentes gramo de del NaOH neutralizaron los equivalentes gramo provenientes del Biftalato de Potasio. Registrar el volumen de NaOH gastado. 4. Repetir el procedimiento para verificar el volumen de NaOH gastado 115

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5. Consignar en una tabla de datos, el volumen promedio de NaOH en la titulación ( MONTAJE

Figura 18. Montaje de titulación (Adaptado por Dolffi Rodríguez)

CÁLCULOS: 1. ESTANDARIZACIÓN DEL NaOH: Teniendo en cuenta el volumen gastado de hidróxido y el Biftalato pesado, se puede calcular la Normalidad del hidróxido de sodio mediante la siguiente fórmula:

A partir de la normalidad real del NaOH, calcular los miligramos de NaOH, presentes en el volumen gastado de éste, en la titulación con el Biftalato. *RECORDAR:

1 mol de NaOH tiene 1 equivalente. II.

DETERMINACIÓN DE LA NORMALIDAD DEL HCl 1. Los estudiantes organizados en grupos de trabajo seleccionarán un volumen de ácido para titular según la distribución que aparece en la siguiente tabla: 116

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GRUPO No

mL de alícuota de HCl

1

2 mL

2

4 mL

3

6 mL

4

8 mL

5

10 mL

6

12 mL

7

14 mL

2. medir el valor indicado de ácido clorhídrico y llevarlo a un erlenmeyer. (el asignado a cada grupo) 3. Adicionarle al ácido 50 mL de agua y 3 gotas de fenolftaleína, mezclar bien. 4. Llenar la bureta hasta el enrase con la solución estandarizada de NaOH. 5. Colocar el erlenmeyer debajo de la bureta (Figura 2) y agregar lentamente desde ésta, el NaOH, hasta que la solución de ácido clorhídrico cambie a color rosado pálido y permanezca el color; lo cual indica que la reacción de neutralización ha llegado a su fin. 6. Repetir tres veces este procedimiento para verificar el volumen de NaOH gastado 7. Promediar los volúmenes de NaOH gastados en las tres titulaciones 8. Cada grupo deberá registrar estos valores e intercambiarlos con los demás grupos, para mayor facilidad cada grupo puede registrar estos valores en el tablero. Por lo tanto, se obtendrá una segunda tabla como se muestra en el siguiente ejemplo: GRUPO No

Vol. de HCl

Vol. De NaOH (Promedio de las tres titulaciones)

1

2 mL

1,95 mL

2

4 mL

4,05 mL

3

6 mL

5,84 mL

4

8 mL

8,15 mL

5

10 mL

10 mL

6

12 mL

11,5 mL 117

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7

14 mL

14,25 mL

9. Cada grupo deberá anotar TODOS los datos registrados en la tabla que elaboraron en el tablero. CÁLCULOS Con los datos de la segunda tabla, cada grupo deberá graficar en una hoja de papel milimetrado el volumen de base (en el eje X) vs volumen de ácido (en el eje Y). Se obtiene una gráfica similar a la que se observa a continuación:

Gráfica 3 Volumen de base vs Volumen de ácido obtenidos en un proceso de titulación (Elaborado por: Dolffi Rodríguez, 2011)

La ecuación de la recta resultante, es de la forma y=mX en donde Y = Volumen de ácido y X = Volumen de base La pendiente de esta gráfica es matemáticamente la Normalidad del ácido, de acuerdo con: Vac = m Vb Hallando la pendiente se determina la normalidad del ácido, lo cual se puede hacer por el método de mínimos cuadrados. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE SUS RESULTADOS: CUESTIONARIO: 5. Por qué se usó la fenolftaleína y no otro indicador en este experimento? 6. Qué significa punto de equivalencia?

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7. Qué significa control de calidad?. Cuál es la importancia en la industria?. 8. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, calcular los gramos y kilogramos de hidróxido de sodio (NaOH) gastados en la titulación. Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar. Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica.

Informe o productos a entregar Pre informe: De acuerdo a lo especificado en el anexo 1 Informe de laboratorio: Ver anexo 1 Cuestionario: Se anexa al informe, debe dar respuestas a las preguntas planteadas las cuales son importantes para el análisis de los resultados Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

Presentan algunos datos experimentales (0.5)

En el informe no se presentan cálculos (0)

Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1) El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1)

1

0.5

1

1

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Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

Conclusiones

Referencias bibliográficas

Presentan algunos resultados (0.5)

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0) No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5) Presentan algunas conclusiones (0.5)

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Total

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

1

1

1

1

1

9

Retroalimentación

El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

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PRÁCTICA 10. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA

Tipo de practica

Porcentaje de evaluación Horas de la practica Temáticas de la práctica

Presencial Otra ¿Cuál

x

Autodirigida

Remota

10 % 2 Ley de la conservación de la masa Estequiometria en reacciones de precipitación Propósitos: 1. Lograr que los estudiantes las características de la ley de la conservación de la masa. 2. Desarrollar competencias en el manejo de datos e interpretación de resultados experimentales. Objetivos: 1. Determinar la cantidad de cobre y cinc producidos en una reacción a nivel teórico y experimental 2. Interpretar significativamente los obtenidos en la actividad experimental.

resultados

Meta: Intencionalidades formativas

1. Comparar y analizar los resultados obtenidos a nivel experimental con los determinados a nivel teórico con el fin de identificar las características de la ley de la conservación de la masa. Competencias: El estudiante desarrollará competencias en: 1. Manejo de cálculos estequiométricos a partir de datos teóricos y experimentales. 2. Capacidad para relacionar los datos teóricos con los experimentales. 3. Apropiación y aplicación del lenguaje técnico y científico 121

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propio de un laboratorio de química.

Fundamentación teórica La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede enunciar como «En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos». Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía. Lavoisier concluyó la materia no se crea ni tampoco se destruye, simplemente ésta se trasforma (ley de la conservación de la masa). En la actualidad se sabe que todo el oxígeno dentro del vaso se combinó con el metal para formar el óxido y que dicha reacción cesó hasta cuando todo el oxígeno fue consumido. Por lo tanto, en un sistema cerrado donde no hay intercambio de materia con el exterior, la masa total de las sustancias no cambia aunque se produzca cualquier reacción química, es decir que la masa de los reactivos será igual a la masa de los productos (masa(reactivo)= masa (Productos)).

Descripción de la práctica Se determinará la masa de cobre obtenida después de una serie de reacciones de precipitación. Por otra parte, se obtendrá la masa de cobre a partir de la ecuación de la reacción utilizando cálculos estequiométricos. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

MATERIALES  Embudo de vidrio  Erlenmeyer  Vaso de precipitado de 250 mL 122

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 Pipetas aforadas de 10 mL  Probeta de 100 mL  Pipeta graduada de 10 mL  Balanza  Estufa REACTIVOS Solución de NaOH 6 M Solución de H2SO4 3M Solución de nitrato de cobre Cinc Alcohol Acetona Software a utilizar en la practica Para la realización de la práctica no se requiere ningún tipo de software Seguridad Industrial Tener precaución con el manejo del material de laboratorio y reactivos teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad mencionadas en la carta de seguridad de cada uno de los reactivos. Metodología Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. El estudiante debe tener conocimiento del manejo del material básico del laboratorio como balanza, bureta, pipetas, entre otros. Conocimiento de las normas de seguridad que se deben tener en el laboratorio. Debe conocer el procedimiento a realizarse en la práctica Manejo de las unidades de concentración y estequiometria de reacciones Manejo del Excel para graficar los resultados. Forma de trabajo: Los estudiantes se organizarán en grupo máximo de cuatro personas o como disponga el tutor que dirige la práctica. Una vez los estudiantes estén organizados por grupos de trabajo, se hará una breve explicación por parte del encargado del laboratorio o del tutor que dirige la práctica sobre las recomendaciones de seguridad y manejo de equipos, material en general y reactivos. Posteriormente se hará una breve explicación del procedimiento por parte del tutor y se aclararan dudas de los estudiantes, luego se proseguirá a realizar la práctica de acuerdo con la guía del laboratorio y teniendo en cuenta las orientaciones dadas por el tutor. PROCEDIMIENTO:

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1. Pese un vaso de precipitado de 250 mL, el cual debe estar limpio y seco, registre el peso. 2. Mida con la mayor precisión y exactitud 10 mL de la disolución problema de nitrato de cobre, y colóquelos en el vaso de precipitado de 250 mL previamente pesado. 3. Añada aproximadamente 90 mL de agua y 5 mL de NaOH 6 M. Permita que el precipitado se asiente y observe el color de la disolución. Si todavía muestra color, continúe agregando hidróxido hasta que la precipitación sea completa. Registre en la tabla 6 el volumen utilizado de base. 4. Caliente la muestra hasta observar un cambio completo de color. 5. Filtre y lave el precipitado tres veces con 10 mL de agua destilada.

6. Añada sobre el papel filtro H2SO4 3 M hasta que todo el precipitado reaccione y se disuelva. Reciba el filtrado en un vaso de precipitados. Registre en la tabla 2, el volumen de ácido sulfúrico utilizado.

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7. Finalmente, añada a la disolución una o dos granallas de cinc previamente medida su masa y permita que la reacción sea completa. Si la disolución sigue presentando color, añada un poco más de cinc. Registre en la tabla6, la cantidad de cinc utilizado. 8. Filtre sobre un papel o embudo de filtro poroso previamente medida su masa; el cobre obtenido lávelo varias veces con agua destilada y finalmente con 5 mL de una mezcla de alcohol y acetona. 9. Seque en la estufa el cobre obtenido hasta que se registre una masa constante. 10. Registre la masa de cobre obtenida en la tabla 5. 11. Repita el experimento por lo menos tres veces. Tabla 5 Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Masa del precipitado (cantidad del Cu en 10 mL de disolución problema)

TABLA 6 REACTIVO

CANTIDAD TEÓRICA

CANTIDAD EXPERIMENTAL

HNO3 conc. 14 M (mL) NaOH 6 M (mL) H2SO4. (mL) Zn (s) Cu (g)

CUESTIONARIO: 1. Complete las ecuaciones que corresponden a las reacciones sucesivas que se llevaron a cabo y escriba las características físicas de los compuestos de cobre formados. Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NaOH 125

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Cu(OH)2 CuO + H2SO4 CuSO4 + Zn Zn + H2SO4

2. Calcule la cantidad de reactivos que se requerirían en el caso de que la masa inicial de cobre fuera de 0.1 gramos y compárelas con las que se utilizaron en el experimento. Registre los datos en la tabla 6. 3. ¿Qué masa de cobre reaccionó con HNO3 de acuerdo a la siguiente ecuación?

Cu + 4HNO3

Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

4. Calcule el porcentaje de error una vez conocida la cantidad de cobre inicial.

Sistema de Evaluación Se evaluarán aspectos como: Desempeño durante la práctica. Preinforme (antes de comenzar la práctica): los conceptos teóricos y procedimiento de las prácticas a desarrollar. Informe. Revisar (según rúbrica) Se deja a discreción del tutor hacer una evaluación escrita sobre la temática de la práctica. Informe o productos a entregar Pre informe: De acuerdo a lo especificado en el anexo 1 Informe de laboratorio: Ver anexo 1 Cuestionario: Se anexa al informe, debe dar respuestas a las preguntas planteadas las cuales son importantes para el análisis de los resultados Rúbrica de evaluación ÍTEM EVALUADO

VALORACIÓN BAJA

VALORACIÓN MEDIA

VALORACIÓN ALTA

MÁXIMO PUNTAJE

Objetivos

No presenta objetivos (0)

Los objetivos que presenta están incompletos (0,5)

Presenta todos los objetivos (1)

0.5

El fundamento teórico está incompleto (0.5)

El fundamento teórico está completo, presenta todos los conceptos necesarios para el desarrollo del informe (1)

1

Fundamento teórico

El informe no presenta fundamento teórico (0)

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Procedimiento

No presenta el procedimiento (0)

Datos experimentales

No presentan datos experimentales o los datos que presentan son incorrectos (0)

Presentan algunos datos experimentales (0.5) Presentan algunos ejemplos de cálculos pero corresponde solo a una parte de la práctica (0.5)

Cálculos

En el informe no se presentan cálculos (0)

Resultados

No presentan resultados (0)

Gráficas

No presentan las gráficas solicitadas (0)

Análisis de resultados

No presentan análisis de resultados o es equivocado el análisis (0)

Conclusiones

No presentan conclusiones o son incorrectas. (0)

Presentan algunas conclusiones (0.5)

Referencias bibliográficas

El informe no presenta referencias bibliográficas (0)

Presentan una referencias bibliográficas (0.5)

Presentan algunos resultados (0.5) Presentan algunas gráficas o las gráficas presentadas son incorrectas (0.5) El análisis de los resultados está incompleto, analizan algunos resultados (0.5)

Total

El procedimiento que presentan está completo (0.5) Presentan en forma adecuada todos los datos experimentales (1) Presentan los cálculos correspondientes a la todas las partes del informe (1) Presentan adecuadamente los resultados (1) Presentan la totalidad de las gráficas y están correctas. (1) El análisis de resultado es correcto y completo. (1) Presentan todas las conclusiones de forma correcta (1) Presentan todas las referencias bibliográficas (más de dos) (1)

0.5

1

1

1

1

1

1

1

9

Retroalimentación El tutor de laboratorio hará la retroalimentación a los 15 días de entregado el respectivo informe de la práctica.

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ANEXO GUÍA PARA LA PRESENTACIÓN DE PRE-INFORME E INFORME DE LABORATORIO PRE INFORME: Este se debe realizar antes de cada práctica. A continuación se presentan algunas recomendaciones para la presentación del preinforme: Debe contener las siguientes partes: Título, objetivos, fundamento teórico que contribuya a la explicación de los resultados, el cual debe ser concreto, donde se establezca los criterios para la discusión de los resultados y para la comparación con los resultados obtenidos en otras investigaciones. En el fundamento teórico debe contener las reacciones químicas que ocurren durante el procedimiento, por lo tanto es importante tener en cuenta los cambios químicos que ocurren para plantear la respectiva ecuación química en cada uno de los pasos del proceso. El pre-informe también debe contener el procedimiento en forma de diagrama de flujo y un listado de todos los materiales y equipos que se utilizarán en la práctica. INFORME DE LABORATORIO Este se debe entregar posterior a la realización de la práctica. El informe se debe entregar en Word y debe tener una portada con las siguientes características: TITULO DE LA PRÁCTICA (en mayúscula y centrado), INTEGRANTES DEL GRUPO (Nombres, apellidos código y correos electrónicos), ENTREGADO A (Nombre completo del tutor a quien va dirigido), DIRECTOR DE CURSO (Nombre completo del director de curso y correo electrónico) También debe contener los apartes del preinforme (titulo, objetivos, fundamento teórico, procedimiento y materiales) y además los siguientes: Datos experimentales: Se deben presentar en orden de acuerdo al procedimiento desarrollado, se recomienda presentar los resultados en tablas. Cálculos: En esta sección se solicita ejemplificar el procedimiento utilizando datos propios datos. Es conveniente efectuar el análisis dimensional con cada una de las fórmulas que se utilizan para el tratamiento de los datos a fin de que el resultado obtenido esté expresado con las magnitudes requeridas (porcentaje, masa, volumen, concentración expresada en normalidad, molaridad, molalidad, partes por millón, etc.) Resultados: Son el recuento completo y detallado de los hechos obtenidos (valores y observaciones) en el proceso de investigación, los cuales van a conformar la base para la posterior interpretación, análisis y derivación de conclusiones y recomendaciones. Su 128

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presentación debe ser sencilla y fácil de comprender por el lector, usando tablas, figuras, gráficas o postulados. Los resultados numéricos deben reportarse dentro de los límites de exactitud permitidos por la técnica utilizada y con el número de cifras significativas definido por esos límites. Análisis de resultados. Esta sección es la más importante del reporte del trabajo experimental ya que el autor realiza un examen crítico de sus resultados, verificando el cumplimiento de los objetivos planteados y su correlación con los principios teóricos utilizados e interpreta su significado y alcance. Aplicaciones en la profesión. En esta parte, se consignan las opiniones del estudiante acerca de la utilidad de la práctica realizada en el desarrollo de su profesión. Conclusiones. Aquí se reúne el aporte del trabajo de investigación al conocimiento y se dan criterios para tomar una decisión frente a un problema por resolver. Se enumeran y puntualizan las conclusiones que se fueron insinuando en el punto anterior puesto que al hacer la interpretación y análisis de los resultados obtenidos se tiene una idea sobre lo bueno o lo malo que resultó el trabajo realizado. Bibliografía Citar las fuentes documentales según las normas ICONTEC que se utilizaron para la elaboración del informe, se debe incluir las citadas en el documento.

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1. FUENTES DOCUMENTALES

BRICEÑO, Carlos Omar. QUIMICA. BOGOTÁ : EDUCATIVA, 1993, pág. 682. BROWN, Theodore y LEMAY, Eugene H. Química. Mexico D.F : Prentice Hall, 1987. pág. 895. CASTELLAN W., Fisicoquímica,(1987) , Pearson Educación, México D.F , Segunda edición 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. GUERRERO R, Humberto y LOZANO RIGUEROS, Manuel. Seguridad en el laboratorio Químico. Bogotá D.C : UNAD, 2009. pág. 10. LEVINE, Ira N.(1996) Fisicoquímica , Ed McGraw-Hill, cuarta edición. Madrid, España QUÍMICA TÉCNICA LTDA. Hoja de datos de seguridad Alcohol Etílico. [En línea] 04 de Abril de 2006. http://www.quimicatecnica.com.co/documentos/ALCOHOL_ETILICO.pdf. RAMETTE, Richard W. Equilibrio y Análisis químico. Mexico : Fondo Educativo Interamericano, 1983. CIBERGRAFÍA http://es.scribd.com/doc/18357137/MANUAL-DEL-LABORATORIO-DE-QUIMICA-BASICA http://www.usc.edu.co/laboratorios/files/Manual_Seguridad_Quimica%282%29.pdf http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/laboratorio/pictogramas.html http://www.itch.edu.mx/academic/quimica/manual_lab_inorganica_version_29_sep_201 1.pdf 130

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http://quimicainorganicachollet.wordpress.com/guia-practica-de-laboratorio-de-quimicainorganica/ http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Practica12Preparaciondedisoluciones_1854 0.pdf

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