PRÁCTICA DE LABORATORIO

QUIMICA GENERAL

COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO

PRESENTADO POR:

BORIS MEDINA OLAYA CC. 83169367

PRESENTADO A: STELLA DIAZ NEIRA

TUTORA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD CEAD DE NEIVA

RECONOCIMIENTO DE MATERIALES DE LABORATORIO

GENERALIDADES

El trabajo en el laboratorio es un componente importante del curso académico de química. Es por eso que se hace necesario no solo conocer los diversos equipos y materiales que se utilizan en un laboratorio de química, sino también las normas de seguridad y prevención de trabajo en el mismo.

OBJETIVOS

 Identificar los principales materiales que se utilizan en el laboratorio.  Clasificarlos de acuerdo al tipo de material y sus usos.

 Aprender los cuidados que se deben tener con cada uno de estos materiales

1. CUADRO No 1

MATERIAL USO

Erlenmeyer

Es empleado cuando contienen un medio líquido que debe ser agitado constantemente (como en el caso de las titulaciones) sin

riesgo de que se derrame su contenido, o cuando se debe trabajar con reacciones químicas violentas. Suele utilizarse para

calentar sustancias a temperaturas altas aunque no vigorosamente.

Condensadores

Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría, pasando de estado gaseoso a

estado líquido, el otro se calienta. Se fabrican en tamaños y disposiciones diversas para ser empleados en numerosos

procesos térmicos.

Beakers

Sinónimo de vaso de precipitado es un recipiente cilíndrico de vidrio fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. Son cilíndricos con un fondo plano; se les encuentra de

varias capacidades, desde 1 mL hasta de varios litros. Probetas Es un cilindro graduable es un instrumento volumétrico, hecho

de vidrio, que permite medir volúmenes considerables con un ligero grado de inexactitud. Sirve para contener líquidos. Buretas Es un cilindro graduable, es un instrumento volumétrico, hecho

de vidrio, que permite medir volúmenes considerables con un ligero grado de inexactitud. Sirve para contener líquidos.

Pipetas permite medir la alícuota de líquido con bastante precisión. Suelen ser de vidrio. Está formada por un tubo transparente que

termina en una de sus puntas de forma cónica, y tiene una graduación indicando distintos volúmenes.

Termómetros de laboratorio.

El termómetro es un instrumento que se usa para medir la temperatura. Su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que se expande o dilata

debidos a los cambios de temperatura.

Mecheros Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras

o reactivos químicos.

Crisoles El crisol de porcelana es un material de laboratorio utilizado principalmente para calentar, fundir, quemar, y calcinar

sustancias.

Aros Se sujeta al soporte, y sobre él se coloca la rejilla, sosteniendo al recipiente que queremos calentar.

Pinzas Son instrumentos metálicos de dos brazos y de forma variada que se utiliza para sujetar y trasladar objetos; también, para

impedir el paso de fluidos en tubos flexibles.

Nueces

También denominado tenaza. Sirve para realizar diferentes conexiones de instrumentos, como aros, varillas metálicas, al

soporte universal. Pueden ser fijas, y giratorias. Las simples llamados tan solo nueces fijas, y las universales que permiten la rotación de una de las tenazas alrededor de un eje perpendicular

al soporte universal. Cápsula de

evaporación

Se emplea para evaporar líquidos, debido a su poca profundidad en relación a su diámetro. También se usa para secar o fundir

solidos con temperatura de fusión no muy elevada.

Picnómetros

Es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad

conocida como el agua o el mercurio.

Balanzas Permite determinar la masa de un objeto a una sustancia química. Puede ser manual o electrónica.

Matraz volumétrico

Se emplea para medir con exactitud un volumen determinado de líquido. La marca de graduación rodea todo el cuello de vidrio, por lo cual es fácil determinar con precisión cuándo el

líquido llega hasta la marca. La forma correcta de medir volúmenes es llevar el líquido hasta que la parte inferior del

menisco sea tangente a la marca.

Embudos Es un instrumento empleado para canalizar líquidos y materiales sólidos granulares en recipientes con bocas estrechas. Tubos de ensayo Se usan para preparar, disolver o calentar directamente sobre

Frasco Lavador

utiliza en el laboratorio de química o biología, para contener algún solvente, por lo general agua destilada o desmineralizada,

aunque también solventes orgánicos como etanol, metanol. También son utilizadas para limpiar cristal esmerilado como juntas o uniones de vidrio. Este utensilio facilita la limpieza

de tubos de ensayo, vaso de precipitados y electrodos. Agitadores de

vidrio y mecánico

Es un instrumento que consistente en un fino cilindro macizo de vidrio que sirve para agitar disoluciones, con la finalidad de

mezclar productos químicos y líquidos en el laboratorio.

Vidrio de reloj

Es una lámina de vidrio en forma circular cóncava-convexa. Se utiliza en para evaporar líquidos, pesar productos sólidos o como

cubierta de vasos de precipitados, y contener sustancias parcialmente corrosivas.

Gradilla

Su principal función es facilitar el manejo de los tubos de ensayo. Normalmente es utilizado para sostener y almacenar este material. Este se encuentra hecho de madera, plástico o metal;

pero las más comunes son las de madera. Mortero

Sirve para triturar, pulverizar y mezclar sólidos. Embudos de

Büchner

Se utiliza en las filtraciones de suspensiones que contienen partículas sólidas grandes. Si se realiza con sólidos pequeños, al

realizar el vacío y al ser succionado, puede pasar al kitasato.

Picnómetro

Es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad

conocida como el agua o el mercurio.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS

CLSIFICACIÓN SEGÚN SU USO

VOLUMETRICOS  Pipeta  Probeta  Matraz  Bureta  Picnómetro  Beaker DE CALENTAMIENTO  Mechero  Crisol  Capsula de evaporación  Vidrio reloj DE SOSTENIMIENTO  Gradilla

 Pinzas  Aros DE AGITACIÓN  Agitador de vidrio  Agitador mecánico  Erlenmeyer  Tubo de ensayo  Mortero OTROS  Termómetro  Balanza  Embudo  Frasco lavador  Embudos de Büchner

3. Explicar sobre los cuidados que se deben tener en el manejo de los diferentes materiales y equipos de laboratorio.

Existe una gran variedad de instrumentos y equipo de laboratorio, los cuales son de diferentes materiales tales como: vidrio, porcelana, metal, plástico, etc. Cada uno de estos instrumentos cumple una función específica dentro del mismo. Asimismo el conocimiento de cada material requiere de un manejo, cuidados y aplicación adecuados para su óptimo funcionamiento.

 El material de vidrio es uno de los más usados en el laboratorio, se caracteriza por tener resistencia frente a los ácidos y álcalis y es de los materiales en los que se combinan o contienen sustancias químicas. No todos los instrumentos de vidrio son perfectos para todas las técnicas, a veces se necesitan vidrios con mayor resistencia mecánica; hay vidrios especiales según el uso que le queramos dar. La mayoría de los utilizados son de borosilicato, los cuales ofrecen gran resistencia térmica, algunos nombres comerciales de este tipo de vidrio son el Pyrex y el Kimax.

 El material de porcelana se utiliza cuando se necesitan materiales que resistan altas temperaturas, éstos suelen estar vidriados en el interior, para evitar que se adhieran partículas a su superficie, se utilizan sobre todo en el análisis gravimétrico.

 Otro material utilizado es el metálico debido a su rigidez y resistencia, también tiene la capacidad de soportar temperaturas elevadas.

En la actualidad el material de plástico es el más utilizado en los distintos tipos de laboratorio, ya que ofrece algunas ventajas frente al vidrio, como es el de resistir a la rotura. Los utensilios de plástico de laboratorio son monómeros orgánicos polimerizados. Hay gran variedad de plásticos, cada uno con características de resistencia química y propiedades físicas especificas (por ejemplo, el polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo, teflón, etc.). Cuando se utiliza un utensilio de plástico hay que tener en cuenta el tipo de plástico del cual está hecho porque algunos

pocos plásticos pueden superar temperaturas altas.

El instrumental de laboratorio se puede clasificar en aparatos y utensilios. Los aparatos no tienen una clasificación en particular, ya que algunos están basados en métodos y principios diferentes, así como también llegan a diferir en usos y aplicaciones. Los utensilios a su vez se pueden clasificar de acuerdo al material del cual están hechos o en función de su uso en: Utensilios de sostén, Utensilios de uso específico, Utensilios volumétricos y en Utensilios utilizados como recipientes o simplemente "Recipientes".

Normas referentes a la utilización de productos químicos

 Antes de utilizar un determinado compuesto, asegurarse bien de que es el que se necesita; para ello leeremos, si es preciso un par de veces, el rótulo que lleva el frasco.

 Como regla general, no coger ningún producto químico. El profesor los proporcionará.

 No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin consultar al profesor.

 Es de suma importancia que cuando los productos químicos de desecho se viertan en las pilas de desagüe, aunque estén debidamente neutralizados, enseguida circule por el mismo abundante agua.

 No tocar con las manos, y menos con la boca, los productos químicos.  No pipetear con la boca los productos abrasivos. Utilizar la bomba manual o

una jeringuilla.

 Los ácidos requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, nunca echaremos agua sobre ellos; siempre al contrario, es decir, ácido sobre el agua.

 Los productos inflamables no deben estar cerca de fuentes de calor, como estufas, hornillos, radiadores, etc.

 Cuando se vierta cualquier producto químico debe actuarse con rapidez, pero sin precipitación.

 Si se vierte sobre tí cualquier ácido o producto corrosivo, lávate inmediatamente con mucha agua y avisa al profesor.

 Al preparar cualquier disolución, se colocará en un frasco limpio y rotulado convenientemente.

NORMAS DE SEGURIDAD DE TRABAJO EN EL LABORATORIO

OBJETIVO

 Reconocer y seguir las normas de seguridad e identificar los símbolos de peligrosidad de las sustancias usadas en el laboratorio.

1. Investigar sobre las principales normas y prevenciones a seguir en el laboratorio.

El laboratorio debe ser un lugar seguro para trabajar. Para ello se tendrán siempre presente los posibles peligros asociados al trabajo con materiales peligrosos. Nunca hay excusa para los accidentes en un laboratorio bien equipado en el cual trabaja personal bien informado. A continuación se exponen una serie de normas que deben conocerse y seguirse en el laboratorio:

 Durante la estancia en el laboratorio el alumno debe ir provisto de bata, gafas de seguridad y guantes de goma. La bata deberá emplearse durante toda la estancia en el laboratorio. Las gafas de seguridad siempre que se manejen productos cáusticos y durante la calefacción de disoluciones. Los guantes deben utilizarse obligatoriamente en la manipulación de productos tóxicos o cáusticos.

 Nunca deben llevarse lentillas sin gafas protectoras, pues las lentillas retienen las sustancias corrosivas en el ojo impidiendo su lavado y extendiendo el daño.  Está prohibido fumar, beber o comer en el laboratorio., así como dejar encima

de la mesa del laboratorio ningún tipo de prenda.

 Debe conocerse la toxicidad y riesgos de todos los compuestos con los que se trabaje. Debe ser práctica común consultar las etiquetas y libros sobre reactivos en busca de información sobre seguridad.

 Como regla general no debe pipetearse con la boca. Los volúmenes de ácidos, bases concentradas y disolventes orgánicos se medirán con probetas, en el caso de que se deban medir los volúmenes exactos, se succionarán empleando propipetas.

 Los frascos de los reactivos deben cerrarse inmediatamente después de su uso, durante su utilización los tapones deben depositarse siempre boca arriba sobre la mesa.

 Las vitrinas para gases tienen que utilizarse en todo trabajo con compuestos químicos que pueden producir gases peligrosos o dar lugar a salpicaduras.  No deben manipularse jamás productos o disolventes inflamables en las

proximidades de llamas.

 El laboratorio no es un lugar para realizar bromas.  El pelo largo se llevará siempre recogido.

 Si algún reactivo se derrama, debe retirarse inmediatamente dejando el lugar perfectamente limpio. Las salpicaduras de sustancias básicas deben

una base débil (bicarbonato sódico).

 No deben verterse residuos en las pilas, deben emplearse los recipientes para residuos que se encuentran en el laboratorio.

 Los ácidos y bases concentrados se encuentran en la vitrina del laboratorio. En ningún caso deben sacarse de la vitrina, cuando se requiera un volumen de estos reactivos se llevará el recipiente adecuado a la vitrina para tomar allí mismo la cantidad necesaria.

 Cuando se tengan dudas sobre las precauciones de manipulación de algún producto debe consultarse al profesor antes de proceder a su uso.

 Los recipientes utilizados para almacenar disoluciones deben limpiarse previamente, eliminando cualquier etiqueta anterior y rotulando de nuevo inmediatamente.

 No calentar nunca enérgicamente una disolución. La ebullición debe ser siempre suave.

 El mechero debe cerrarse, una vez utilizado, tanto de la llave del propio mechero como la toma del gas de la mesa.

 Las disoluciones y recipientes calientes deben manipularse con cuidado. Para la introducción y extracción de recipientes de hornos y estufas deben utilizarse las pinzas y guantes adecuados.

 Las heridas y quemaduras deben ser tratadas inmediatamente. En el caso de salpicaduras de ácidos sobre la piel lavar inmediatamente con agua abundante, teniendo en cuenta que en el caso de ácidos concentrados la reacción con el agua puede producir calor. Es conveniente retirar la ropa para evitar que el corrosivo quede atrapado entre la ropa y la piel.

 Deben conocerse la situación específica de los elementos de seguridad (lavaojos, ducha, extintor, salidas de emergencia,...) en el laboratorio así como todas las indicaciones sobre seguridad expuestas en el laboratorio.

NORMAS DE TRABAJO

 Al finalizar cada sesión de prácticas el material y la mesa de laboratorio deben dejarse limpios.

 Las disoluciones de reactivos, que no sean patrones ni muestras, se almacenan en botellas de vidrio o plástico que deben limpiarse y rotularse perfectamente.

 Los reactivos sólidos que se encuentren en el armario deben devolverse al mismo inmediatamente después de su uso.

 Las balanzas deben dejarse a cero y perfectamente limpias después de finalizar la pesada.

 En el cuarto de balanzas sólo deben permanecer los estudiantes que se encuentren pesando (uno por balanza).

 Las sustancias patrón tipo primario anhidras se encuentran en el desecador (al lado de las balanzas) y sólo deben extraerse el tiempo necesario para su pesada. El desecador debe permanecer siempre cerrado.

límpio y seco. Cuando se trate de un aforado, no es necesario secarlo, sólo enjuagarlo con el disolvente.

 El material asignado a cada práctica debe permanecer en el lugar asignado a dicha práctica. No debe cogerse material destinado a prácticas distintas a la que se está realizando.

 Antes de dar por finalizada cada práctica el alumno debe consultar al profesor sobre la calidad de los resultados obtenidos.

2. Investigar las precauciones que se deben tener con las sustancias que presenten estas señales

E Explosivo

Clasificación: sustancias y preparaciones que reaccionan exotérmicamente también sin oxígeno y que detonan según condiciones de ensayo fijadas, pueden explotar al calentar bajo inclusión parcial. Precaución: evitar el choque, precaución, fricción, formación de chispas, fuego y acción del calor.

F

Ligeramente Inflamable

Clasificación: líquidos con un punto de inflamación inferior a 21°C pero que no son fácilmente inflamables. Sustancias sólidas y preparaciones que por acción breve de una fuente de inflamación pueden inflamarse fácilmente y luego pueden continuar quemándose o permanecer en incandescencia.

Precaución: mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

F+

Extremada- mente Inflamable

Clasificación: líquidos con un punto de inflamación menor a 0°C y un punto de ebullición de máximo de 35°C. Gases y mezclas de gases, que a presión normal y a temperatura usual son inflamables en el aire.

Precaución: mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

C Corrosivo

Clasificación: destrucción del tejido cutáneo en todo su espesor en el caso de piel sana intacta. Precaución: mediante medidas protectoras especiales evitar el contacto con los ojos, piel e indumentaria. No inhalar vapores. En caso de accidente o malestar consultar inmediatamente al médico.

T Toxico

absorción cutánea en pequeña cantidad, pueden conducir a daños de considerable magnitud para la salud, eventualmente con consecuencias mortales. Precaución: evitar cualquier contacto con el cuerpo humano, en caso de malestar consultar inmediatamente al médico. En caso de manipulación de estas sustancias deben establecerse procedimientos especiales.

T+ Toxico

Clasificación: la inhalación y la ingestión o absorción cutánea en muy pequeña cantidad, pueden conducir a daños de considerable magnitud para la salud, eventualmente con consecuencias mortales.

Precaución: evitar cualquier contacto con el cuerpo humano, en caso de malestar consultar inmediatamente al médico.

O Comburente

Clasificación: (peróxidos orgánicos). Sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, producen reacción fuertemente exotérmica.

Precaución: evitar todo contacto con sustancias combustible. Peligro de inflamación: pueden favorecer los incendios comenzados y dificultar su extinción.

Xn Nocivo

Clasificación: la inhalación, la ingestión o la absorción cutánea pueden provocar daños para la salud agudos o crónicos. Peligros para la reproducción, peligro de sensibilización por inhalación, en clasificación con R42.

Precaución: evitar el contacto con el cuerpo

Xi Irritante

Clasificación: sin ser corrosivas, pueden producir inflamaciones en caso de contacto breve, prolongado o repetido con la piel o las mucosas. Peligro de sensibilización en caso de contacto con la piel. Clasificación R43.

Precaución: evitar el contacto con la piel y ojos; no inhalar vapores

N Peligro para el medio

Clasificación: en el caso de ser liberado en el medio acuático y no acuático puede producirse un daño del ecosistema por cambio del equilibrio natural, inmediatamente o con posterioridad. Ciertas sustancias o sus productos de transformación puede alterar simultáneamente

Precaución: según sea el potencial de peligro, no dejar que alcancen la canalización, en el suelo o el medio ambiente. Observar las precauciones de eliminación de residuos especiales.

3. Investigar sobre recomendaciones para el desecho de reactivos

a. Manejo de los residuos químicos peligrosos:

Los residuos químicos peligrosos deben ser manejados de tal forma que se minimicen los riesgos presentes y futuros sobre la salud humana y el ambiente. Algunos residuos químicos peligrosos son efectivamente manejados desde su punto de generación, pero otros con características de alta peligrosidad serán temporalmente almacenados para su posterior tratamiento, destrucción o detoxificación.

b. Manejo de los residuos químicos no peligrosos

La disposición final de los residuos químicos no peligrosos, se podrá realizar a través de la basura o por el sistema de alcantarillado siguiendo las siguientes indicaciones. Los residuos químicos no peligrosos arrojados a la basura deben ser empacados en bolsas de alta resistencia separados de los materiales que se puedan reutilizar o reciclar.

Envasado

Los envases destinados a contener los residuos químicos, deberán estar fabricados principalmente con materiales termoplásticos. Los productos utilizados más corrientemente son:

El polietileno, el cloruro de polivinilo (PVC) y el polipropileno, en forma de polímeros puros o copolímeros con otras resinas. A estos productos se les adiciona: plastificantes, estabilizantes, antioxidantes, colorantes o reforzadores todo ello para mejorar las propiedades físico-químicas.

En el siguiente cuadro se incluyen los envases más adecuados según la naturaleza y características del residuo:

En la elección del tipo de envase se tendrá en cuenta el volumen de residuos químicos producido y el espacio disponible para almacenarlos temporalmente en el lugar que se destine para tal fin.

Los recipientes o envases que contengan residuos peligrosos deberán estar etiquetados de forma clara, legible e indeleble. En la etiqueta deberá figurar:

 Código de identificación de los residuos que contiene de acuerdo con el sistema de clasificación nacional.

 Nombre del compuesto y dependencia generadora.  Fecha de inicio y final de envasado

 La naturaleza de los riesgos que presentan los residuos indicados por los pictogramas correspondientes.

 Riesgos específicos (frases R) y consejos de prudencia (frases S).

Cuando se asigne a un residuo envasado más de un indicador de riesgo se tendrán en cuenta los siguientes criterios:

 La obligación de poner el indicador de riesgo de residuo tóxico hace que sea facultativa la inclusión de los indicadores de riesgo de residuos nocivo y corrosivo.

 La obligación de poner el indicador de riesgo de residuo explosivo hace que sea facultativa la inclusión del indicador de riesgo de residuo inflamable y comburente.

 La etiqueta debe ser firmemente fijada sobre el envase, debiendo ser anuladas, si fuera necesario, indicaciones o etiquetas anteriores, de forma que no induzcan a error o desconocimiento del origen y contenido del envase en ninguna operación posterior del residuo.

 El tamaño de la etiqueta debe tener como mínimo las dimensiones de 10 x 10 cm dependiendo del tamaño del envase.

MEDICIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ESTADOS SÓLIDO Y LÍQUIDO

GENERALIDADES

Las propiedades físicas de la materia son aquellas que pueden medirse y observarse sin que se afecten la naturaleza o composición originales de las sustancias porque su estructura molecular no cambia durante la medición.

Toda propiedad que se puede medir es una magnitud. Las magnitudes que se miden directamente con un patrón de referencia se denominan fundamentales, y las que se miden a partir de las fundamentales se llaman derivadas. En este trabajo mediremos el volumen, la masa y la densidad de líquidos y sólidos.

OBJETIVOS

 Medir la densidad de sólidos utilizando el principio de Arquímedes para medir el volumen.

 Distinguir, diferenciar y aplicar las diferentes técnicas instrumentales que se pueden emplear para medir las propiedades físicas de diferentes materiales. MARCO TEÓRICO

Sistema de unidades

Un sistema de unidades es un conjunto consistente de unidades de medida. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del cual se derivan el resto. Existen varios sistemas de unidades:

 Sistema Internacional de Unidades o SI: es el sistema más usado. Sus unidades básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, la candela y el mol. Las demás unidades son derivadas del Sistema Internacional.

 Sistema métrico decimal: primer sistema unificado de medidas.

 Sistema cegesimal o CGS: denominado así porque sus unidades básicas son el centímetro, el gramo y el segundo.

 Sistema Natural: en el cual las unidades se escogen de forma que ciertas constantes físicas valgan exactamente 1.

 Sistema técnico de unidades: derivado del sistema métrico con unidades del anterior. Este sistema está en desuso.

 Sistema anglosajón de unidades: aún utilizado en algunos países anglosajones. Muchos de ellos lo están reemplazando por el Sistema Internacional de Unidades.

Unidades fundamentales

tiempo, intensidad luminosa... Cada una de ellas tiene su unidad o unidades correspondientes, pero si hubiera que fijar una unidad diferente para cada magnitud la lista de unidades sería muy grande, sin embargo, como las magnitudes están relacionadas unas con otras, no ha sido necesario fijar más que siete unidades fundamentales. Todas las demás se pueden definir en función de estas siete.

Magnitud Unidad Símbolo

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

corriente eléctrica ampere o amperio A

temperatura kelvin K

cantidad de materia mol mol

intensidad luminosa candela cd

La materia se presenta en tres estados o formas de

agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.

La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:

• Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

• Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

• Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

SÓLIDO VOLUMEN DEL METAL (cm3₎ DEL METAL (g) VOLUME N (g/ cm3₎

PENDIENTE DEL GRÁFICO.

PLATINO 5.5 118.13 21.48 8.54 183.24 21.46 5.98 128.33 21.46 6.39 137.17 21.47 5.52 118.49 21.47 ALUMINIO 5.14 13.89 2.70 5.57 15.04 2.70 7.27 19.62 2.70 5.71 15.42 2.70 7.74 20.9 2.70 ORO 6 115.82 19.30 6.98 134.83 19.32 8.42 162.67 19.32 5.9 113.96 19.32 7.28 140.67 19.32 ̅ ̅ ̅

y = 21.432x + 0.2057

PLATINO

ALUMINIO

ORO

̅

̅

̅

PREGUNTAS

1. Que representa la pendiente para línea del gráfico?

La pendiente de la línea de cada grafico representa la densidad promedio de la sustancia que se está analizando.

2. ¿Qué valor será mejor para 10 mL de cada líquido: la relación masa / volumen o el valor obtenido del gráfico?

Para una cantidad de líquido tan pequeña resulta poco exacta medir la relación masa volumen puesto que resultaría en valores muchos más pequeños, y entre más pequeños son los valores mayor es el porcentaje de error. Por lo anterior resultaría más conveniente utilizar el valor obtenido en el gráfico.

3. Explique ¿cómo determinaría la relación masa / volumen de un sólido que flote en el agua?

Cuando un cuerpo flota y no se hunde en un líquido significa que la densidad del solido es mucho menor a la del líquido, entonces lo que se puede usar para determinar la relación masa/volumen es la gravedad especifica que se define como la relación entre la densidad de una sustancia con respecto a una referencia que en este caso sería el agua.

Teniendo la gravedad específica la multiplicamos por la densidad del parámetro de referencia que siempre se conoce y obtenemos la densidad de la sustancia en cuestión.

4. Determine a partir de la gráfica la masa para 5 mL de cada sólido

̅

̅ ̅ REFERENCIAS  http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_unidades  http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso /materiales/estados/estados1.htm

LEY DE CHARLES

GENERALIDADES

En el año 1987, Jacques Charles observó la relación entre el volumen de un gas y su temperatura, en condiciones de presión constante. Encontró que cuando una muestra de gas se calienta, su volumen aumenta.

En términos de la teoría cinética esto significa que al aumentar la temperatura, la velocidad de las moléculas aumenta y el volumen ocupado por el gas es mayor. La Ley de Charles se cumple si la temperatura se expresa en una escala absoluta. En resumen, la Ley de Charles enuncia la relación de proporcionalidad directa entre el volumen de una muestra de gas y su temperatura absoluta, si la presión permanece constante.

En este trabajo se determinará, por extrapolación, el volumen del gas a la temperatura de cero absoluto.

OBJETIVOS

 Observar el efecto del aumento de la temperatura sobre el volumen de un gas confinado en un recipiente.

 Deducir la relación gráfica temperatura absoluta – volumen a partir de los datos obtenidos.

 Determinar el volumen del gas a la temperatura de cero absoluto.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Ley de Boyle-Mariotte La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión. Donde K es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes. Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta.

Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

La ley combinada de los gases o ley general de los gases es una ley de los gases que combina la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que, la relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.

La ley de las presiones parciales (conocida también como ley de Dalton) fue formulada en el año 1803 por el físico, químico y matemático británico John Dalton. Establece que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si sólo uno ocupase todo el volumen de la mezcla, sin cambiar la temperatura. La ley de Dalton es muy útil cuando deseamos determinar la relación que existe entre las presiones parciales y la presión total de una mezcla de gases.

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.

Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en1834.

TEMPERTURA (ºC)

TEMPERATURA (K)

VOLUMEN DE AIRE DENTRO DEL PISTON

(cm3) -200 73.15 6.37 -150 123.15 10.73 -100 173.15 15.09 -50 223.15 19.45 0 273.15 23.81 50 323.15 28.18

PREGUNTAS

1. ¿Por qué no se cumple la ley de Charles si la temperatura se expresa en (ºC)?

La ley de Charles (1787) establece que, a presión constante, el cociente entre el volumen que ocupa un gas y su temperatura expresada en Kelvin (k), es una contante. En la siguiente figura se ha representado el volumen que ocupa un gas para distintas temperaturas a presión constante:

La recta representada en la figura es independiente del gas encerrado en el recipiente, y corta con el eje horizontal a una temperatura en °C aproximadamente igual a 273°C. Como se observa en la gráfica, un gas a una temperatura inferior a 0°C ocuparía un volumen negativo, por lo que no pueden existir temperaturas inferiores.

2. ¿Existe el estado gaseoso en cero absoluto? Explique su respuesta.

Absolutamente imposible, el hecho de estar en un estado diferente al sólido implica algo de energía en sus moléculas, y por definición se sabe que ésta es la temperatura límite teórica a la que podemos llegar, pues en éste punto "según la mecánica clásica" NO existe ningún tipo de energía en las moléculas por lo que toda la materia está en estado sólido. -5 0 5 10 15 20 25 30 0 50 100 150 200 250 300 350

LEY DE CHARLES

REFERENCIAS  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Boyle-Mariotte  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Charles_y_Gay-Lussac  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_general_de_los_gases  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_las_presiones_parciales  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES

GENERALIDADES

Las disoluciones son mezclas homogéneas. Las disoluciones binarias tienen dos componentes: disolvente (el mayoritario o el que da aspecto a la disolución) y soluto (el minoritario). Las disoluciones más frecuentes son aquellas cuyo disolvente es el agua, llamadas disoluciones acuosas.

La concentración de una disolución puede expresarse de diferentes formas:

Gramos por litro: g/L =

Porcentaje en masa: % en masa de soluto = x 100

Fracción molar: xsoluto =

Molaridad: M =

Normalidad: N =

Molalidad: m = OBJETIVOS

 Preparación de disoluciones a partir de solutos sólidos.  Preparación de disoluciones a partir de otras disoluciones.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. en cualquier discusión de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes. La concentración de una solución expresa la relación de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente. Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan:

 Su composición química es variable.

 Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.  Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la

adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.

PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES

SOLUCIÓN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS

Gaseosa Gas Gas Aire

Liquida Liquido Liquido Alcohol en

agua

Liquida Liquido Gas O2 en H2O

Liquida Liquido Sólido NaCl en H2O

SOLUBILIDAD

La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura.

Factores que afectan la solubilidad:

a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez (pulverizando el soluto).

b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución

c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.

d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES

La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluidos o concentrados expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes:

a) Porcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.

b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.

c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.

d) Fracción molar (Xi): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución.

e) Molaridad (M): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de solución. f) Molalidad (m): Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente.

g) Normalidad (N): Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.

h) Formalidad (F): Es el cociente entre el número de pesos fórmula gramo (pfg) de soluto que hay por cada litro de solución. Peso fórmula gramo es sinónimo de peso molecular. La molaridad (M) y la formalidad (F) de una solución son numéricamente iguales, pero la unidad formalidad suele preferirse cuando el soluto no tiene un peso molecular definido, ejemplo: en los sólidos iónicos.

DISOLUCIONES

1. Preparar 250 mL de disolución 0.8 M de cloruro de sodio (NaCl) en agua.

2. Preparar 100 mL de disolución de hidróxido de sodio (NaOH) en agua al 12%m/v, suponiendo que la densidad de la disolución es prácticamente la del agua pura (1,0g/mL).

3. Preparar 100 mLde disolución 3 N de carbonato de sodio (Na2CO3) en agua.

4. Preparar 100 cm3 de disolución 2 N de ácido sulfúrico (H2SO4) a partir de ácido

sulfúrico comercial (98% p/p y densidad = 1,84g/mL)

5. Preparar 100 cm3 de una disolución 0.5 M de ácido clorhídrico (HCl) a partir de ácido clorhídrico comercial (36% p/p y densidad 1,18 g/mL).

6. A partir de la disolución nº 4, preparar 250 cm3 de otra disolución 0.5 M de ácido sulfúrico.

CÁLCULOS

1. Calcular los gramos de cloruro de sodio necesarios para preparar la disolución número 1. Masa molar de NaCl es 39 gr/gr mol.

2. Calcular los gramos de hidróxido de sodio necesarios para preparar la disolución número 2.

disolución número 3. ⁄

4. Calcular el volumen de ácido sulfúrico comercial necesario para preparar la disolución número 4, sabiendo que el ácido sulfúrico comercial tiene un 98% de pureza y una densidad de 1.84 g/ cm3

( )

5. Calcular el volumen de ácido clorhídrico comercial necesario para preparar la disolución número 5, sabiendo que el ácido clorhídrico comercial tiene un 36% de pureza y una densidad de 1.18 g/ cm3

disolución número 6. REFERENCIAS  http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INOR GANICA/soluciones.htm

PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES

OBJETIVO GENERAL

Medir la temperatura de congelación (fusión) de un solvente y la temperatura de congelación (fusión) de una solución hecha con el mismo solvente, determinando la constante crioscópica del solvente.

MARCO TEÓRICO

Propiedades de las disoluciones

Son muchas las propiedades de las disoluciones, entre ellas densidad, índice de refracción, punto de ebullición, etc., y cambian cuando se modifica su composición. Para la mayoría de estas propiedades no se pueden dar reglas o leyes sobre la dirección o magnitud de sus cambios, puesto que los datos experimentales figuran en tablas separadas para cada conjunto de componentes (soluto y, disolvente). Sin embargo, los solutos, en disoluciones muy diluidas, y algunos grupos de substancias, aún en disoluciones de cualquier concentración (disoluciones ideales), tienen muchas de las propiedades de los gases. Esto es explicable por las distancias proporcionalmente grandes que separan una molécula, del soluto, de otra, lo cual influye en las propiedades de las disoluciones que dependen sólo del número (concentración) de las moléculas o iones que constituyen el soluto. Las propiedades coligativas son cuatro: disminución de la presión de vapor, depresión del punto de congelación, elevación del punto de ebullición y presión osmótica.

Disminución de la presión de vapor de las disoluciones. Ley de Raoult.

La presión de vapor de todas las disoluciones de solutos no volátiles y no ionizados (que no sean electrólitos) es menor que la del disolvente puro. Lo cual queda expresado por la ley de Raoult: la disminución de la presión de vapor que se observa (cuando el soluto no es volátil ni fónico) en toda disolución con respecto a la del disolvente puro, es directamente proporcional al número de moléculas (Fracción molar) del soluto por unidad del volumen del disolvente

Este hecho se debe a que las moléculas del soluto dificultan la evaporación de las moléculas del disolvente que están en la superficie de la disolución al disminuir la presión de vapor tiene que elevarse al punto de ebullición de la disolución y disminuir su punto de congelación con respecto al del disolvente puro.

Diminución del punto de congelación (crioscopia) y elevación en el punto de ebullición (ebulloscopia).

Ya se indicó, que como consecuencia de la disminución de la presión de vapor, hay un descenso en el punto de congelación de las disoluciones. La magnitud de esta disminución para una misma concentración molar de soluto varía con el disolvente, pero es constante para él. Así para 1000 ml de agua es de 1.86ºC por

de la disolución, podemos expresar que el descenso del punto de congelación Kc es aproximadamente proporcional a la molalidad del soluto (o molalidad total, si hay varios solutos).

Presión osmótica

Si en un recipiente se disponen dos compartimentos separados por una membrana semipermeable, que sólo deja basar moléculas de disolventes, pero no de solutos, y en uno de ellos se pone una disolución y en el otro un disolvente puro o una disolución más diluida, el disolvente atravesará la membrana pasando a la disolución, que así se va diluyendo, hasta igualar las concentraciones en ambos lados de la membrana. Esta migración del disolvente, llamada ósmosis, se puede interrumpir aplicando una presión p en exceso sobre la ejercida por el disolvente puro. Este exceso de presión se denomina presión osmótica de la disolución y según una hipótesis de Van't hoff, esta presión osmótica es comparable a la presión P ejercida por un gas sobre una pared. El comportamiento de las disoluciones separadas por una membrana semipermeable es comparable al de los gases perfectos y se les aplica la fórmula:

A. Solvente empleado: Agua

Soluto empleado: Sacarosa, masa molar de la sacarosa 342g/mol

La sacarosa al disolverse en el agua mantiene sus moléculas sin ionizar. Cantidad de solvente Cantidad de soluto Moles de soluto Punto de ebullición Punto de fusión ΔT o C 200 g 10 g 0.029 X 14.93 °C 0.2697 °C 200 g 10 g 0,029 96.62 °C X 0.0739 °C

B. Solvente empleado: Agua

Soluto empleado: Cloruro de Sodio, NaCl, masa molar del NaCl 58,5 g/mol El NaCl al disolverse en el agua se ioniza produciendo iones Na+ y iones Cl-.

NaCl ---- Na+ + Cl-.

En solución por cada molécula de NaCl se forman dos iones (uno de Na+ y otro de Cl-) Cantidad de solvente Cantidad de soluto Moles de soluto Punto de ebullición Punto de fusión ΔT o C 200 g 1.7 g 0,029 X 14.97 °C 0.2697 °C 200 g 1.7 g 0,029 96.68 X 0.0739 °C

Solvente empleado: Agua

Soluto empleado: Cloruro de Calcio, CaCl2, masa molar del CaCl2 111g/mol El cloruro de Ca al disolverse se ioniza produciendo iones Ca y iones C l.

CaCl2 --- Ca 2+

+ 2 Cl

En solución por cada molécula de CaCl2 se forman tres iones (uno de Ca+2 y dos de Cl-)

de solvente de soluto soluto ebullición fusión

200 g 3.2 g 0,029 X 17.18 0.2697 °C

200 g 3.2 g 0,029 96.77 X 0.0739 °C

Solvente empleado: Agua Soluto empleado: Azufre (Sx)

Cantidad de solvente Cantidad de soluto Punto de ebullición Punto de fusión ΔT o C Masa molar del soluto 200 g 10 g 92.3 12.07

Para la solución con la sacarosa

Para la solución con Cloruro de Sodio

Para la solución con Cloruro de Calcio

Para la solución con Azufre

En esta última actividad, puede observar que a la molécula de Azufre se le puso un subíndice x, que corresponde a la cantidad de átomos que forman la molécula. Si cada mol de átomos de Azufre (S) tiene una masa molar de 32g/mol, cuantos átomos contendrá la molécula de Azufre (Sx), es decir, cual será el subíndice x?

Análisis de resultados

 Podemos observar que entre más compleja sea el soluto que vamos a utilizar en la disolución, menor será el punto d congelamiento de la solución y menor será el punto de evaporación aunque para este ultimo los cambios son mucho menores

 Que el

no tiene relación directa con los puntos de

congelamiento y evaporación ya este es únicamente afectado por

la molalidad de la solución

PREGUNTAS

1. Mencionar otro método similar al empleado en la práctica que permita

determinar la masa molar de un soluto en solución diluida. Ampliar y explicar. 1. Armar el aparato necesario para la experiencia, y considerar que la escala del termómetro comprendida en el rango de 70-100°C, quede ¡perfectamente visible! 2. Pesar aproximadamente 5 g de naftaleno con una aproximación 0,1 g. Verter con sumo cuidado la masa de naftaleno en el 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. Luego de 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.

2. Resolver los siguientes problemas:

a. Cuando se disuelve 15,0 g de etanol (CH3CH2OH) en 750 g de ácido fórmico, el

punto de congelamiento de la solución es 7,20°C. Sabiendo que el punto de congelamiento del ácido fórmico es 8,40°C, calcular Kc para el ácido fórmico.

Masa molar del etanol

46,07 g/mol

b. ¿Cuál es el punto de ebullición normal de una solución de sacarosa C12H22O11, 1,25

m sabiendo que Ke del agua pura es 0,512 °C/mol?

REFERENCIAS  http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ap/ciencias_quimicas_y_farmaceutica s/ap-quimgral-7/c6.html

CONCLUSIONES

 Con la elaboración de estas prácticas adquirimos y afianzamos los conocimientos que adquirimos durante la realización del curso química general.  Logramos 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.

 Se obtuvo familiarizarse con la medición de volúmenes y pesadas

 Comprobamos experimentalmente la relación de proporcionalidad directa entre el Volumen y la Temperatura absoluta

 Comprendimos las diferentes formas de expresar las concentraciones y cómo calcularlas.

 Comprobamos la propiedad coligativa conocida como descenso crioscópico, que es: al adicionar un soluto no volátil a un solvente, su temperatura de congelación, disminuye.