Guía Lab Kine 2013

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(1)UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. UNIVERSIDAD MAYOR FACULTAD DE MEDICINA ESCUELA DE KINESIOLOGÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA. LABORATORIO DE QUÍMICA Y BIOQUÍMICA. 2013. Profesores de Laboratorio: Alejandra Moreno O. Mayama Francia A.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(2) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. INSTRUCCIONES GENERALES El trabajo en el laboratorio requiere que los alumnos dominen el tema que se va a desarrollar en la práctica. Los alumnos deben leer cuidadosamente todas las instrucciones antes de ingresar al laboratorio y prepararse para el desarrollo de cualquier práctica. Esta actividad implica conocer teóricamente la experiencia que se va a realizar y los posibles resultados. Exigencia: El porcentaje de exigencia del laboratorio será de un 60%. Asistencia: Se exigirá asistencia del 100 %. Se justificará la inasistencia sólo de un laboratorio en aquellos casos que presenten certificados médicos directamente al profesor encargado del laboratorio, cumpliendo un plazo máximo de 48 horas. La inasistencia a más de un laboratorio, es causal de reprobación de la asignatura pues el alumno con cumple con los requisitos del 100% de asistencia. Quienes tengan justificaciones aceptadas por el Docente, podrán recuperar las evaluaciones perdidas en una fecha asignada por el profesor sin realizar la recuperación del paso práctico. Los alumnos que lleguen atrasados a algún paso práctico solo podrán hacer ingreso al laboratorio una vez terminado el control de entrada, y tendrán una nota 1.0 en tal evaluación. Quienes lleguen después de esta evaluación no podrán ingresar al laboratorio y serán consignados como ausentes, no pudiendo entrar a otro grupo de laboratorio posterior. Presentación: Cada alumno debe presentarse puntualmente al laboratorio llevando:  Guía de laboratorio individual  Delantal blanco  Zapatos cerrados  Pantalón o vestido largo Normas: Es obligatorio, que cada alumno:  Trabaje sólo en presencia de profesores.  Aplique las normas mínimas de seguridad.  Mantenga las balanzas limpias y descargadas.  Mantenga los frascos de reactivos tapados y en lugares asignados por el profesor.  Consigne el material sucio en el lugar asignado por el profesor, al término de cada sesión. Evaluaciones: Controles de entrada: contempla un control de desarrollo individual de aspectos teóricos de la guía a desarrollar, el promedio de estos controles tendrá una ponderación de un 60% de la nota del laboratorio. Informes de salida: contempla un informe teórico práctico grupal para medir la aplicación de los conocimientos adquiridos por los alumnos, el promedio de estos informes tendrá una ponderación de un 40% de la nota del laboratorio. “La nota final del Laboratorio corresponde a la suma de las ponderaciones de los controles de entrada y los informes de salida. Esta nota tiene una ponderación de 20% del ramo de Química y Bioquímica.” Prueba de Competencia Experimental N° 1: Prueba práctica de laboratorio, la cual evalúa todos los laboratorios realizados durante el primer semestre y que tendrá una ponderación de un 10% del ramo de Química y Bioquímica. Prueba de Competencia Experimental N° 2: Prueba práctica de laboratorio, la cual evalúa todos los laboratorios realizados durante el segundo semestre y que tendrá una ponderación de un 15% del ramo de Química y Bioquímica. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(3) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. FECHAS LABORATORIOS 2013 Práctico N°. GRUPO 1. GRUPO 2. GRUPO 3. GRUPO 4. 1. 15 / Marzo. 22 / Marzo. 04 / Abril. 12 / Abril. 2. 19 / Abril. 26 / Abril. 03 / Mayo. 10 / Mayo. 3. 17 / Mayo. 24 / Mayo. 31 / Mayo. 07 / Junio. Prueba de Comp. Exp. N° 1 4. 14 / Junio. 14 / Junio. 14 / Junio. 14 / Junio. 21 / Junio. 28 / Junio. 09 / Agosto. 16 / Agosto. 5. 23 / Agosto. 6. 04 / Octubre. 18 / Octubre. 25 / Octubre. 08 / Noviembre. Prueba de Comp. Exp. N° 2. 15 / Noviembre. 15 / Noviembre. 15 / Noviembre. 15 / Noviembre. 06 / Septiembre 13 / Septiembre 27 / Septiembre. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(4) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. LABORATORIO N°1 MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO I.- INTRODUCCIÓN A) Exactitud y precisión Al analizar mediciones y cifras significativas, es útil distinguir entre dos términos: exactitud y precisión. La exactitud nos indica cuan cerca esta una medida del valor real de la cantidad medida, por lo tanto, está relacionado con la sensibilidad del instrumento en la medición (cuantas cifras significativas entrega). La precisión se refiere a cuanto concuerdan dos o más medidas de una misma cantidad utilizando un instrumento, por lo tanto, está relacionado con la reproducibilidad de la medida, es decir, el error del instrumento. Supóngase que se pide a tres alumnos que determinen la masa de una pieza de alambre de cobre cuya masa real es 2,000 g. Los resultados de dos pesadas sucesivas hechas por cada estudiante son:. Valor promedio. Estudiante A. Estudiante B. Estudiante C. 1,991 1,995. 2,000 1,968. 2,000 2,001. 1,993. 1,984. 2,001. Los resultados del estudiante A son más precisos (error = 0,007) que los del estudiante B (error = 0,016), pero menos precisos que los del estudiante C (error = 0,001). Sin embargo el estudiante C tiene valores más cercanos al valor real, por lo tanto el estudiante C utilizó una balanza de mayor exactitud y precisión que los otros estudiantes. Las medidas muy exactas deben necesariamente ser más precisas, por otro lado, una medida precisa no necesariamente garantiza resultados exactos (estudiante A).. B) Normas Generales de Seguridad 1. 2. 3.. Conozca y practique las normas mínimas de seguridad. Frente a cualquier accidente, por mínimo que este sea, informe de inmediato al profesor. Lea con calma las instrucciones para el desarrollo del trabajo práctico y no se distraiga durante el desarrollo de éste. 4. Use el delantal siempre abotonado. 5. Mantenga limpio su lugar de trabajo. 6. Tenga cuidado con la barba, pelo largo suelto, ya que puedes enredarte fácilmente, inflamarte o absorber sustancias químicas peligrosas. 7. Se prohíbe beber, comer y fumar durante el desarrollo del práctico. 8. No lleve sus manos a la boca durante el desarrollo de un práctico. 9. No pruebe el sabor de ninguna sustancia o solución química. 10. Jamás caliente material de vidrio graduado directamente a la llama del mechero, utilice la estufa para secar. 11. Cuando caliente alguna sustancia en un tubo de ensayo, tome éste con una pinza adecuada y dirija su extremo abierto (la boca del tubo de ensayo) hacia un lugar, lejos de usted y de otras personas, donde eventuales salpicaduras no puedan producir daño a ninguna persona. 12. No encienda mecheros de gas cerca de frascos o recipientes que contengan sustancias inflamables. 13. Etiquete siempre los reactivos y el material que esté utilizando en el práctico. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(5) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.. No succione un reactivo con la boca usando la pipeta, siempre utilice una propipeta. Lea siempre la etiqueta del reactivo. No huela los reactivos directamente. Mantenga siempre las sustancias químicas tapadas. Los líquidos inflamables y tóxicos deben ser utilizados siempre bajo campana. Diluya o neutralice las sustancias antes de botarlas al resumidero. No bote reactivos sólidos al resumidero. Si se derrama algún reactivo sobre la piel, lave inmediatamente con abundante agua e informe a su profesor lo ocurrido.. C) Materiales Volumétricos El material volumétrico se diferencia en: I. No clasificado: No se conoce su precisión, la medición con él implica errores muy grandes. II.Clasificados: Material calibrado individualmente; en general, traen una banda de color blanca con líneas azules que facilita su empleo. Son de alta precisión y exactitud y de acuerdo al margen de error se clasifican en: Clase A: muy exactos e indican tiempo de escurrimiento. Clase B: 2 a 3 % de error. 1) Instrucciones generales para el uso del material volumétrico Cuando un líquido está contenido en algún material volumétrico exhibe una curvatura denominada menisco, en general, se utiliza la parte inferior del menisco para la medición y lectura. En la lectura del material volumétrico, el ojo del observador debe estar a nivel del líquido de otro modo existirá un error de paralaje (ver figura). Ajuste el menisco con la línea de graduación y registre la medida.. 2) Material volumétrico de uso más frecuente. Vasos precipitados: Son de amplio uso, entre ellos, para contener volúmenes de líquidos, para evaporar líquidos por calentamiento, para realizar reacciones químicas, etc. Existen de 10, 50, 100, 250, 600, 1000 y 2000 mL.. Matraz erlenmeyer: Se utiliza para realizar reacciones químicas, como por ejemplo, reacciones de neutralización (titulación). Existen de 10, 100, 125, 250, 500 y 1000 mL. Matraces aforados: Son recipientes de fondo plano y cuello estrecho, en los cuales pequeñas variaciones de volumen del líquido se traducen en cambios visibles en la marca en el cuello (aforo). Los matraces aforados se utilizan solamente para preparar soluciones, no para almacenar por largos períodos de AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(6) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. tiempo; para esto se usa el frasco de reactivo. Deben permanecer tapados, ya que la evaporación del líquido que contienen se traduce posteriormente en una alteración de la concentración de la solución. Existen de 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 y 2000 mL.. Matraz kitazato: se parece al matraz erlenmeyer, pero este tiene una salida lateral. Se utiliza en la filtración al vacío, en done la salida lateral es conectada a la bomba de vacío para producir la succión y arrastrar los líquidos que son recogidos en este recipiente. Existen de 100, 250 y 500 mL. Probetas: Son recipientes cilíndricos provistos de una base, presentan una escala graduada y las hay de diferentes capacidades. Las probetas no son muy precisas y sólo se emplean para medir volúmenes de líquidos en forma aproximada. Existen de 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500 y 1000 mL. Para vaciar la probeta debe inclinarse ligeramente hasta que haya salido todo el líquido, manteniendo esta posición algunos segundos.. Propipeta. Pipetas graduadas: Presentan una escala graduada y son instrumentos diseñados para entregar un volumen conocido de líquido, transfiriéndolo de un recipiente a otro. Tienen la ventaja de que se pueden medir volúmenes intermedios de la escala de graduación. Por ejemplo, en una pipeta graduada de 10 mL se pueden medir 7,2 mL. Existen pipetas graduadas de 1, 2, 5, 10 y 25 mL. Para medir un volumen se debe llenar la pipeta sobre la graduación, recuerde que los líquidos se introducen en la pipeta por capilaridad, si es necesario hacer que el líquido ascienda debe utilizarse una propipeta evitando succionar con la boca para evitar una ingestión accidental, y la contaminación de la muestra con saliva.. Pipetas volumétricas: Estas pipetas al igual que las graduadas, sirven para medir volúmenes, pero en este caso los volúmenes son únicos o fijos. Es decir, si la pipeta es de 5 mL sólo sirve para medir 5 mL y no otro volumen. La medición de volúmenes con este tipo de pipeta es más exacta que con las pipetas graduadas. Para medir una cantidad de líquido se procede de la misma forma señalada para la pipeta graduada.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(7) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Buretas: Consiste de un tubo calibrado provisto de una llave por la cual se controla el flujo del líquido. Poseen una precisión y exactitud superior a las pipetas y siempre se utiliza en forma vertical, sostenida por un soporte universal mediante una pinza para bureta ubicada en su tercio inferior. Para medir un volumen llene la bureta por sobre la graduación con ayuda de un embudo analítico de vástago corto y un vaso de precipitado. Abra la llave y deje escurrir el líquido de tal manera que se llene esta zona con líquido. Verifique que no haya burbujas de aire en el extremo inferior retire el embudo y ajuste el nivel del líquido al punto cero.. Ubique su mano izquierda en la llave y manipule utilizando los dedos índice y pulgar. Deje escurrir el líquido paulatinamente hasta la medida deseada. No olvide mantener sus ojos a nivel del líquido para registrar la medida.. E) Material de filtración La filtración es la separación de un sólido del líquido, el cual se encuentra en suspensión, para ello se usan medios porosos que permiten sólo el paso de líquido o solución y retienen el sólido. Como material filtrante con frecuencia se utiliza el papel filtro.. Papel filtro: Se fabrica de celulosa que es un material económico, químicamente inerte, flexible, incinerable, desintegrable, liviano, fácil de almacenar y retener las partículas más finas del precipitado. El tipo de papel filtro y la velocidad de filtración dependen del tamaño de las partículas que se desean separar. Los factores que afectan una filtración son: el tamaño de los poros del medio filtrante, la temperatura, el área de filtración y la presión del sistema. El tamaño del medio filtrante se escoge de acuerdo con la cantidad de sólido a ser retenido y no con respecto a la cantidad de líquido a filtrar. Existen dos tipos de filtración: la filtración simple y la filtración a presión reducida.. Filtración simple: Los materiales requeridos consisten en: un embudo corriente (A), un porta embudo o argolla (B), papel filtro (C) y un recipiente colector (D).. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(8) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. A. C. B. D. El papel filtro debe doblarse de modo que se adapte al embudo, para lo cual se procede como se señala a continuación:. Se ubica el papel filtro en el embudo, se humedece con el solvente y se presiona cuidadosamente contra las paredes del embudo para eliminar burbujas de aire. El extremo inferior del embudo (vástago) debe tocar la pared interior del recipiente colector, con el fin de que el líquido escurra por la pared, evitando pérdidas por salpicaduras.. La filtración es más rápida si primero se deja decantar el sólido en el vaso contenedor, luego se filtra el sobrenadante y al final se vacía el sólido sobre el filtro. Se recomienda utilizar una varilla de vidrio (bagueta), ojalá con un trozo de goma o caucho en uno de sus extremos. La bagueta se adosa al pico del vaso, orientando hacia el centro del embudo, sin apoyarla. El líquido debe escurrir lentamente sin que tenga pérdida por derramamiento. Para arrastrar del vaso contenedor la totalidad del líquido y partículas de la suspención a filtrar, se usa la pizeta con agua destilada. La goma o caucho de la bagueta permite desprender el precipitado adherido a las paredes del vaso, sin rayarlo. El precipitado debe ser lavado inmediatamente después que la solución sobrenadante ha sido removida. Se recomienda usar varias porciones pequeñas de solución lavadora, en vez de uno o dos volúmenes mayores. En general, la solución elegida para lavar el precipitado depende de varios factores: solubilidad del precipitado, naturaleza de los contaminantes ha ser removidos y facilidad de remoción del solvente en la etapa final del secado de cristales. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(9) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Filtración a presión reducida: El equipo usado consiste en: un embudo Büchner (A), unido a un matraz Kitazato (B) a través de un tapón de goma taladrado; el Kitazato se conecta con una manguera a un frasco o trampa de seguridad (C), el cual esta comunicado con la trampa de agua o bomba de vacío (D).. El papel filtro debe ser del diámetro del embudo Büchner de modo que se adapte a éste. Se ubica el papel filtro en el embudo y se humedece con el solvente. Se activa la bomba de vacío, la bagueta se adosa al vaso de precipitado y se orienta hacia el centro del embudo, sin apoyarla. El líquido debe escurrir lentamente sin que tenga pérdida por derramamiento a través de la bagueta. Para arrastrar del vaso contenedor la totalidad del líquido y partículas de la suspención a filtrar, se usa la pizeta con agua destilada. La goma o caucho de la bagueta permite desprender el precipitado adherido a las paredes del vaso, sin rayarlo. El precipitado debe ser lavado inmediatamente después que la solución sobrenadante ha sido removida. Se recomienda usar varias porciones pequeñas de solución lavadora, en vez de uno o dos volúmenes mayores. Una vez termina la filtración, el matraz Kitazato se desconecta de la bomba de vacío y luego se apaga la bomba.. F) Material de Calentamiento. Mecheros: Existe gran variedad de mecheros, siendo el de uso común el Bunsen. Éstos aprovechan el poder calorífico del gas para combustionarse con el aire.. Mechero Bunsen: Posee una base metálica en el cual se encuentra el inyector de gas y una salida lateral para la conexión del gas. Atornillada a su base tiene una chimenea con orificios regulares para la entrada del aire. Como se puede observar, cada mechero tiene pequeñas diferencias entre ellos, pero existen elementos básicos que son comunes: chimenea, entrada de aire, conexión de gas, inyector de gas y base.. Si la entrada de aire se encuentra tapada, se produce una llama amarilla de bajo poder calorífico; debido a la presencia de gases reductores, tales como hidrógeno y monóxido de carbono esta se conoce como llama Reductora. Al colocar un objeto frío en contacto con esta llama, se deposita una capa de hollín debido a la combustión incompleta. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(10) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Si la entrada de aire se encuentra abierta, se produce una llama de color azul de alto poder calorífico, ésta es la llama Oxidante. Al colocar un objeto frío en contacto con esta llama, no se deposita una capa de hollín debido a que la combustión es completa. Esta llama presenta diferentes zonas de temperatura.. Si el paso de gas es insuficiente o bien hay exceso de aire, puede ocurrir que la llama descienda por el interior de la chimenea y se pose finalmente en el inyector de gas, provocando calentamiento excesivo del tubo. Cuando ocurre esto, se dice que el mechero está calado y se debe cortar inmediatamente el paso de gas, cerrar el paso del aire a la mitad y luego volver a encender. Si el mechero continúa calado, se le debe dar un golpe seco a la goma para que la llama ascienda a la boca del tubo donde debe quedar.. Siempre debe encenderse el mechero teniendo la entrada de aire cerrada. Baño de agua termorregulado: Es un recipiente lleno de agua, el cual se calienta mediante una resistencia eléctrica. Es más fácil el control de la temperatura en ellos debido a que poseen un regulador del paso de corriente.. Calefactores eléctricos: Se usan en síntesis de compuestos y necesario un controlada.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B.. ciertas titulaciones donde es calentamiento y/o agitación.

(11) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. G) Material de medición de temperatura Existen dos conceptos que se confunden con frecuencia: Cantidad de calor y temperatura. Cantidad de calor Se mide en calorías (cal), kilocalorías (Kcal) y British Thermal Unity (BTU). Una caloría es la cantidad de calor que es capaz de incrementar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua pura, desde 14,5 a 15,5 °C.. 2) Temperatura Es el resultado del aporte o sustracción de calor a un cuerpo dado; se puede expresar en grados Celsius (grados centígrados), grados Fahrenheit o Kelvin.  La escala Centígrado: Toma como 0°C la temperatura del hielo fundente (agua-hielo) y como 100°C la temperatura de ebullición del agua pura, cuando la presión es de una atmósfera. La temperatura expresada en esta escala se designa como ºC, por ejemplo, la temperatura normal del cuerpo humano es 37 ºC.  La escala Fahrenheit: La temperatura del hielo fúndente corresponde a 32°F y la de ebullición del agua a 212°F. Por lo tanto, la relación existente entre la escala centígrado y Fahrenheit es:. °F = (1,8 x ºC) + 32 Por lo tanto, los 37ºC corresponden a 98,6 ºF.  La escala Kelvin: Se diferencia de la escala centígrado en que el cero Kelvin corresponde a 273,15 grados Celsius bajo cero (-273,15 ºC). La temperatura expresada en esta escala se designa con la letra “K”. La relación existente entre ambas escalas es:. T = ºC + 273,15 Por lo tanto, los 37ºC corresponden a 310,15 K.. 3) Termómetro de mercurio Sirven para medir temperaturas entre -30°C y +300°C, límites impuestos por la temperatura de solidificación del mercurio (-38,8°C) y la temperatura de ebullición de éste elemento (+357 °C). Este termómetro es un cilindro que posee un depósito o bulbo de mercurio, unido a un capilar, para poder advertir claramente las pequeñas variaciones de volumen generadas por la dilatación o contracción del líquido. Para medir temperaturas bajas se utilizan termómetros con otros líquidos que generalmente se colorean. Por ejemplo para medir temperaturas entre -110°C y +40°C se usa alcohol etílico. Las causas de error en la medición de temperatura con termómetros de contenido líquido son:  Falta de tiempo para que la columna llegue a adquirir la temperatura del ambiente en que se hace la medida  Error de paralaje del observador.  Debido a que el vidrio se contrae por envejecimiento y puede provocar la variación del cero hasta un par de grados, los termómetros deben calibrarse periódicamente. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(12) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. H) Material de medición de masa Existen varios tipos de balanzas, que son los instrumentos que permiten medir masa. Los más utilizados en los laboratorios son: balanza granataria, balanza de precisión y la balanza analítica.. Balanza analítica: Es un instrumento de alta exactitud y precisión, utilizada para medir cantidades pequeñas de masa con exactitud de 0,1 miligramo (mg). Presenta un sistema oscilante, que a través de un mecanismo interno determina el peso. Una balanza analítica debe cumplir los siguientes requisitos: ser exacta, estable, sensible y tener un período de oscilación corto.. Se detallará el procedimiento de pesada de la balanza Mettler AC100, aunque los pasos son muy similares con cualquier otra balanza. Para ejecutar una pesada sin error, es necesario seguir secuencialmente el procedimiento que se describe a continuación: a) Posar la balanza en una cubierta horizontal sin movimiento cerca de una fuente de energía. b) Nivelar la balanza y conectar a la corriente eléctrica. c) Encender y presionar la tecla de lectura (TARE) para llevar la cifra a 0,0000 gramos. d) Si desea pesar un objeto, abra la puerta lateral, coloque el objeto a pesar, cierre la puerta y registre la medida. e) Si desea pesar una cantidad determinada de sustancia, primero hay que tarar el recipiente en el que se depositará la sustancia a pesar. Coloque el recipiente en el interior de la balanza cierre la puerta lateral y presione la tecla de lectura (TARE) de manera de tarar el recipiente. Agregue la cantidad sustancia deseada cierre las puertas y lea la medida. f) Retirar el recipiente con la sustancia pesada y vuelva a tarar. g) Limpie la balanza una vez que haya terminado de usarla.. I) Material de medición de densidad La densidad es una propiedad física que depende de la temperatura debido a la dilatación que sufren los cuerpos; su valor numérico es característico de la sustancia y ayuda a identificarla. La densidad de líquidos y sólidos se expresa normalmente en gramos por mililitro (g/mL), mientras que la densidad de los gases se expresa en gramos por litro (g/L). Su valor corresponde a la razón entre su masa y el volumen que ocupa dicha masa: masa de la sustancia densidad = ---------------------Volumen de la sustancia. w d = --------------V. d = densidad w = masa V = volumen. Como la densidad del agua no varía apreciablemente con la temperatura entre 0°C y 30°C, se puede utilizar el valor aproximado de 1,00 g/mL para los cálculos.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(13) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Densímetro: Sirve para determinar la densidad de líquidos. Es un cilindro de vidrio hueco, herméticamente cerrado que presenta, en su parte superior, una escala graduada en su interior y en su parte inferior contiene municiones que sirven de lastre, de modo que al sumergirlo en el líquido se hunda hasta cierto nivel y permita determinar la densidad del líquido. La sensibilidad de un densímetro depende del diámetro de su vástago; como éste no puede ser muy largo, estos instrumentos se fabrican para medir intervalos de densidad, razón por la cual, existen juegos de densímetros, los cuales poseen graduación creciente.. Para medir la densidad de un líquido, se debe seguir el siguiente procedimiento: a) Tomar una probeta de 500 mL y llene las ¾ partes con el líquido cuya densidad se desea conocer (aproximadamente 400 mL). b) Siempre se debe partir con el densímetro de menor escala para seleccionar el densímetro que corresponda al rango de densidad que espera medir. c) Introduzca el densímetro en el líquido de modo que flote sin tocar las paredes del recipiente donde se realiza la determinación. En caso de que persista el contacto con las paredes gire el densímetro muy suavemente, repita la operación hasta lograr el efecto deseado. d) En la posición de equilibrio la densidad se lee directamente en la escala graduada que se encuentra en la parte superior de éste. La escala graduada da directamente la densidad del líquido en la unidad g/mL. e) Registre la temperatura a la cual se realizó la medida.. II.- OBJETIVOS  Manejar las normas de seguridad correctamente en el laboratorio.  Conocer y manipular adecuadamente el material de laboratorio de uso más frecuente.. III.- PARTE EXPERIMENTAL 1) Material de medición de masa a) Proceda a masar en Balanza Analítica como se indicada en la siguiente tabla. Registre los valores con todos los decimales y repita el procedimiento para obtener una segunda medida. Calcule el promedio de las medidas. Porción. Masa (g). Masa (g). 1/4 fruta. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B.. Promedio Masa (g).

(14) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. b) Con el promedio en gramos de las medidas realizadas, transforme el promedio a: microgramos (g), miligramos (mg) y kilogramos (kg).. Porción. microgramos (g). miligramos (mg). kilogramos (kg). 1/4 fruta. 2) Material volumétrico a) Enumere y mase en balanza analítica tres vasos precipitados de 50 mL (no olvide registrar las masas con todos los decimales). Agregue luego a cada uno de los vasos 10 ml de agua destilada utilizando distintos materiales volumétricos. Para agregar el agua destilada en el primer vaso una pipeta graduada, en el segundo vaso una probeta y en el tercer vaso una jeringa. Pese enseguida los vasos con el agua destilada y registre todos los valores obtenidos en la siguiente tabla. Vaso. 1 2 3. Material volumétrico. Masa vaso seco (g). Masa vaso con los 10 mL de agua vertida (g). Masa de agua destilada vertida (g). Volumen de agua destilada vertida (ml). pipeta graduada probeta jeringa. b) Asumiendo que el volumen vertido es exacto, determine el error asociado a cada material volumétrico, restando al valor requerido (10 mL) el valor realmente vertido por cada material utilizado. Material volumétrico. Volumen vertido (mL). Error (10 mL - volumen vertido). pipeta graduada probeta jeringa. c) Ordene el material volumétrico de mayor a menor exactitud (de menor a mayor error). 1.- ____________________ 2.- ____________________ 3.- ____________________. d) Transforme los valores de masa de agua agregada a: microlitros (μL) y litros (L) de agua, recuerde que la densidad del agua es 1g/mL. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(15) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Microlitros (L). Litros (L). pipeta graduada probeta jeringa. 3) Material de medición de temperatura a) Mediante un termómetro de mercurio mida la temperatura del agua destilada a temperatura ambiente, del agua destilada en ebullición y de una mezcla agua destilada - hielo. Para este experimento necesitará un mechero, siga los siguientes pasos para su correcto encendido: Cierre la entrada de aire en el mechero, encienda un fósforo y en seguida abra la llave de gas. De vuelta lentamente el anillo que regula el suministro de aire para regular la llama que va a usar. b) En un vaso precipitado de 100 mL agregue aproximadamente 50 ml de agua destilada, con un termómetro mida la temperatura ambiente del agua; luego caliéntelo a ebullición con ayuda de un mechero y mida nuevamente la temperatura del agua. c) En otro vaso precipitado de 100 mL agregue aproximadamente la mitad del volumen del vaso en hielo molido o un cubo de hielo y un poco de agua destilada hasta cubrir el hielo, agite, deje reposar por dos minutos y mida la temperatura de la mezcla.  . Temperatura en grados Celsius (ºC) Agua destilada - hielo Agua destilada a temperatura ambiente Agua destilada a ebullición. d) Para cada medida realizada transforme los valores de grados Celsius (ºC) a: grados Kelvin (K) y grados Fahrenheit (ºF). Grados Kelvin (K) Agua hielo Agua a temperatura ambiente Agua a ebullición. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B.. Grados Fahrenheit (ºF).

(16) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. 4) Material de medición de densidad. Densidad de un sólido: a) Mase, en una balanza analítica, un tapón de goma proporcionado por el profesor. b) Tome una probeta de 250 mL y añada agua potable hasta aproximadamente 100 mL y registre este volumen inicial. c) Introduzca cuidadosamente el tapón dentro de la probeta de manera que se sumerja y no salpique agua. Lea y anote el volumen final lo más exacto posible. d) Determine el volumen desplazado (volumen del tapón), restando al volumen final el volumen inicial. Masa del tapón. e). Volumen inicial. Volumen final. Volumen desplazado. Calcule la densidad aproximada del tapón de goma, dividiendo la masa del tapón por el volumen desplazado, a través de la siguiente ecuación. Exprese su resultado utilizando dos decimales.. masa del tapón densidad = ------------------Volumen desplazado. Densidad del tapón de goma =. f). Transforme la unidad de densidad de g/mL a: mg/mL, g/L, Kg/L y g/mL mg / mL. g / L. Kg / L. TRANSFORMACIÓN DE UNIDADES: A) MASA: 1Kg = 1000 g = 1000000 mg = 1000000000 g o bien, 1Kg = 1*103 g = 1*106 mg = 1*109g. B) VOLUMEN: 1L = 1000 mL = 1000000 L o bien, 1 L = 1*103 mL = 1*106 L. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B.. g / mL.

(17) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. IV.- EJERCICIOS 1) Si 100 g de carne contienen 22,3 g de proteína. Determine la masa de la masa de proteínas contenidas en 0,5 kg de carne.. 2) Una taza de leche equivale aproximadamente a 200 mL. Determine el volumen de leche, en L, que hay en dos tazas de leche.. 3) Sabiendo que 128 g de etanol ocupan un volumen de 160 mL, ¿cuál es la densidad del etanol?. 4) Si la densidad del ácido clorhídrico es 1,19 g/mL, ¿cuál es la masa contenida en 20 mL de este ácido?. 5) Si se disuelven 15,3 g de hidróxido de sodio en 67,9 g de agua, obteniéndose 103 mL de solución. ¿Cuál es la densidad de la solución?. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(18) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. LABORATORIO N°2 SOLUCIONES Y PRESIÓN OSMÓTICA I.- INTRODUCCIÓN A) Soluciones La materia puede presentarse en forma de mezclas o sustancias puras. Cuando una mezcla tiene una composición uniforme, en cualquier punto del volumen que ella ocupa, decimos que ésta es una mezcla homogénea. En el lenguaje químico una mezcla homogénea es una solución. Las soluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. Tipos de solución. Ejemplos. Componentes. Sólida Líquida. Bronce oro de 18 quilates Infusión de té. Gaseosa. Gasolina aire. cobre y estaño oro y cobre o plata cafeína, taninos, pigmentos y agua (entre otros) mezcla de más de 200 hidrocarburos nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, argón, agua, etc. propano y butano principalmente. gas licuado. En una solución se denomina solvente al componente que está presente en mayor proporción. El resto de los componentes son los solutos. Para caracterizar una solución debe expresarse la cantidad de cada componente en relación al total de la solución. Esta noción de cantidad de un componente dado relativa al total es lo que se denomina concentración. La concentración de una solución hipotética, constituida por un soluto A y un solvente B, se expresa de diversas formas según se describe a continuación:. Unidades de Concentración 1) Porcentaje en Peso (% p/p) También se le conoce como porcentaje peso-peso y determina la masa de soluto, en gramos, contenida en 100 gramos de masa de solución. Se trata de una unidad de amplio uso en la venta de reactivos químicos.. masa de soluto (g) %p/p =. x. 100. masa de solución (g). Ejemplo: Si se disuelven 10 g de cloruro de sodio (NaCl) en 90 g de agua. La solución es al 10% en peso. 2) Porcentaje Peso-Volumen (% p/v) Se refiere a la masa de soluto, en gramos, disuelta por cada 100 mL de solución. Es la unidad preferida en la información de análisis de laboratorios clínicos. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(19) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. masa de soluto (g) %p/v =. x. 100. Volumen de solución (mL). Ejemplo: Si se disuelven 10 g de cloruro de sodio (NaCl) en 100 mL de solución. La solución es al 10% p/v 3) Molaridad (M): Indica el número de moles de soluto contenido en cada litro (L) de solución, y se calcula por medio de la expresión:. moles de soluto Molaridad =. o bien, Volumen de solución (L). moles de soluto Molaridad =. x. 1000. Volumen de solución (mL). Ejemplos:. a) Una solución que contiene 34 g de amoniaco (2,0 moles de NH 3) en 1,0 L de solución, es una solución 2,0 M (se lee 2,0 molar) de amoniaco.. b) Otra solución de amoniaco que contenga 17 g de este soluto en 500 mL de solución, también es una solución 2,0 M de amoniaco. 4) Partes por Millón (ppm): Para soluciones muy diluidas, es decir aquellas que presentan una muy pequeña cantidad de soluto disuelto, se utiliza esta unidad de concentración que se expresa como: masa de soluto (mg) ppm =. o bien, Volumen de solución (L). masa de soluto (g) ppm =. x. 106. Volumen de solución (mL). Ejemplos:. a) Una solución que contiene 6,0 x10-5 g de óxido de calcio en 1,0 L de solución, es una solución b). 0,06 ppm (se lee 0,06 partes por millón) de óxido de calcio. Otra solución de óxido de calcio que contenga 3,0 x10 -5 g de este soluto en 500 mL de solución, también es una solución 0,06 ppm de óxido de calcio.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(20) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Preparación de soluciones Las soluciones se pueden preparar por pesada o por dilución. Cuando se dispone de un soluto sólido, la solución se prepara pesando una masa dada de soluto, para luego añadir suficiente solvente para enrasar hasta el aforo del matraz volumétrico. Sin embargo, también es posible preparar soluciones por dilución cuando se dispone de una solución concentrada, a partir de la cual se han de preparar soluciones de menor concentración. Ejemplo 1: Preparación de solución por pesada Se desea preparar 250 mL de una solución de carbonato de sodio 0,1 M. Indique como hacerlo, si dispone de carbonato de sodio sólido como materia prima. (Masa molar del carbonato de sodio es 106 g/mol). Solución: Paso 1: Determinar la masa necesaria 0,1 molar significa que tengo 0,1 mol de carbonato de sodio en 1,0 L (1000 mL) de solución. 0,1 mol  1000 mL x  250 mL x = 0,025 mol. Por lo tanto, para preparar 250 mL se requieren 0,025 moles de carbonato de sodio. Si la masa molar es 106 g/mol. Entonces, 106 g  1 mol x  0,025 mol x = 2,65 g. Por lo tanto, se requiere 2,65 g de carbonato de sodio. Paso 2: Preparación Pesar 2,65 g de carbonato de sodio en un vaso precipitado. Disolver en un poco de agua destilada y vaciar a un matraz aforado de 250 mL. Enjuagar el vaso precipitado con dos porciones de agua destilada y vaciar al matraz aforado. Enrasar hasta el aforo, agitar para homogeneizar y trasvasijar a una botella de almacenamiento. Etiquetar señalando el nombre de la solución, la concentración, la fecha de preparación y el nombre de la persona responsable de la preparación.. Ejemplo 2: Preparación de solución por dilución Se desea preparar 250 mL de una solución de ácido nítrico 0,5 M. Indique como hacerlo, si dispone de una solución de ácido nítrico al 43% en peso y densidad 1,27 g/mL como materia prima. (Masa molar del ácido nítrico es 63 g/mol). Solución: Paso 1: Determinar el volumen necesario 0,5 molar significa que tengo 0,5 mol de ácido nítrico en 1,0 L (1000 mL) de solución. 0,5 mol  1000 mL x  250 mL x = 0,125 mol. Por lo tanto, para preparar 250 mL se requieren 0,125 moles de ácido nítrico. Si la masa molar es 106 g/mol, entonces 63 g  1 mol x  0,125 mol x = 7,88 g. Por lo tanto, se requiere 7,88 g de ácido nítrico. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(21) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Como la solución de la cual se dispone (solución madre) es al 43% en peso, entonces 43 g  100 g de solución 7,88  x x = 18,3 g de solución. Por lo tanto, se requiere 18,3 g de la solución madre Como se dispone de la densidad (1,27 g/mL), se calcula el volumen correspondiente a ésta masa 1,27 g  1 mL de solución 18,3 g  x x = 14,4 mL de solución. Por lo tanto, se requiere 14,4 mL de la solución madre. Dilución de soluciones (utilización del factor de dilución) Una forma de trabajar la preparación de soluciones diluidas a partir de soluciones concentradas es a través del factor de dilución. Este se define de la siguiente manera: Concentración de la solución madre Factor de dilución (fd) = Concentración de la solución diluida. Primero se debe determinar la Molaridad de la solución madre, para lo cual se utiliza la siguiente ecuación %p/p x densidad de la solución x 10 Molaridad de la = Solución madre. Masa molar del soluto. 43 x 1,27 x 10 M madre =. = 8,67 molar 63. Ahora se puede aplicar el factor de dilución, como M madre = 8,67 y M diluida = 0,5 entonces:. 8,67 Factor de dilución =. = 17,3 0,5. Luego, si V diluida = 250 mL. Vmadre =. Vmadre =. Vdiluida Factor de dilución 250 mL = 14,4 mL 17,3. Por lo tanto, se requiere 14,4 mL de la solución madre.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(22) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. B) Propiedades Coligativas Si analizamos distintos líquidos, en las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica, se puede apreciar que sus propiedades físicas varían de unos a otros. Algunas de estas propiedades son densidad, punto de ebullición, punto de congelación, presión de vapor, etc. Así por ejemplo. Líquido. Presión de vapor a 25°C. Punto de ebullición a 1 atm. Agua Benceno. 23,8 mmHg 94,4 mmHg. 100,0°C 80,1°C. Por lo tanto, los líquidos puros tienen propiedades físicas características. Cuando un soluto y un solvente dan origen a una solución, ésta presenta propiedades físicas que difieren de las correspondientes a los componentes puros. Así por ejemplo, a una presión de una atmósfera el agua hierve a 100°C, si al agua le agregamos un soluto podemos observar que el punto de ebullición se eleva. Muchas propiedades importantes de las soluciones dependen del número de partículas de soluto en la solución y no de la naturaleza de las partículas del soluto. Estas propiedades se denominan propiedades coligativas, porque tienen un mismo origen; esto es, todas ellas dependen del número de partículas de soluto presentes, independiente de que las partículas sean átomos, iones o moléculas. Las propiedades coligativas son: el aumento del punto de ebullición (ascenso ebulloscópico), el descenso del punto de congelación (descenso crioscópico), disminución de la presión de vapor y la presión osmótica .En este trabajo se verificará la presión osmótica. Presión Osmótica Si dos soluciones líquidas de un soluto cualquiera, no volátil, de diferente concentración, se ponen en contacto a través de una membrana semipermeable, estas soluciones tienden a igualar sus concentraciones mediante el paso de solvente a través de la membrana; este proceso se denomina Osmosis. En consecuencia, la osmosis es el proceso por el cual una membrana semipermeable permite el paso de solvente a través de ella con el objetivo de igualar la concentración a ambos lados de la membrana. La presión que se debe ejercer sobre la solución para evitar la osmosis, corresponde a la presión osmótica. La presión osmótica (), se puede determinar por medio de la siguiente relación:.  = M x R. x. T. En esta ecuación, M es la concentración molar de un soluto, R es la constante universal de los gases (0,082 atm*L/K*mol) y T la temperatura absoluta (K). La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración de la disolución. Si se tienen dos soluciones de igual concentración y, por ende, con la misma presión osmótica, se dice que son isotónicas o isoosmóticas. Si dos soluciones tienen presiones osmóticas diferentes, se dice que la más concentrada es hipertónica o hiperosmótica y la más diluida se describe como hipotónica o hipoosmótica.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(23) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. II.- OBJETIVOS  Preparar una solución acuosa de concentración dada, si dispone de un soluto sólido o de una solución más concentrada del mismo u otro soluto.  Verificar y predecir la dirección en fluye un solvente a través de una membrana semipermeable.. III.- PARTE EXPERIMENTAL Preparación de soluciones 1) Preparación de una solución por pesada: Prepare 100 mL de solución acuosa 0,1 N de hidróxido de sodio (NaOH). a) Para este fin, calcule la masa requerida de NaOH (masa molar 40 g/mol y # = 1).. b) Utilizando un vaso precipitado de 50 mL, mase la cantidad de sólido calculado en la balanza analítica y registre el valor con todos los dígitos: ______________________ c) Disuelva el sólido añadiendo agua destilada (aproximadamente 20 mL) en forma cuidadosa (evite salpicaduras) y con agitación constante (ayúdese de una bagueta). d) Una vez disuelto todo el sólido transfiera la solución, con ayuda de un embudo, a un matraz aforado de 100 mL, enjuague el vaso 2-3 veces con pequeñas porciones de agua añadiendo cada enjuague al matraz. e) Enrase hasta el aforo, teniendo cuidado de no pasarse, de preferencia complete el volumen final con un gotario o pipeta Pasteur. f) Agite suavemente el matraz por inversión, para homogenizar la solución. g) Transfiera la solución a un frasco de reactivo plástico. h) Etiquete el frasco de reactivo como se muestra en el recuadro.. NaOH 0,1 N Fecha: .............. Mesón: .............. Sección: .............. Integrantes: ....................... ....................... i) Asumiendo que su solución de hidróxido de sodio, está correctamente preparada es decir tiene una concentración igual a 0,1 N, transforme esta concentración a Molaridad y % p/v. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(24) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. 2) Preparación de una solución por dilución: Prepare 100 mL de una solución acuosa 0,1 N de ácido acético (CH3COOH) a). Para este fin determine el volumen de una solución a 3N que necesita para preparar los 100 mL de una solución 0,1 N. Utilice la fórmula C1 x V1 = C2 x V2 Recuerde que para usar dicha fórmula las unidades de concentración y volumen deben ser las mismas.. b) Mida el volumen con una pipeta graduada provista de una propipeta. Por ningún motivo succione el líquido con la boca!!!. c) Vacíe el líquido directamente a un matraz aforado de 100 mL. d) Agregue, con una pizeta, agua destilada hasta una altura 0,5-1 cm por debajo del aforo. e) Complete, con agua destilada, el volumen restante con un gotario o pipeta Pasteur hasta la línea de aforo. f) Agite el matraz para homogeneizar la solución. g) Guarde y etiquete correctamente esta solución en un envase de vidrio para su posterior uso.. 3) Propiedades coligativas (Presión Osmótica) a) Saque cuidadosamente 2 huevos de un recipiente con vinagre, en forma suave para no romperlos. Siga las instrucciones de su profesor de cómo debe limpiarlos, luego de esto séquelos tocándolos suavemente con una toalla de papel. b) Rotule 2 vidrios de reloj con papel engomado. c) En cada uno de ellos coloque un huevo (secado previamente con toalla de papel) y máselos en una balanza de precisión (recuerde tarar previamente el vidrio de reloj). Registre sus valores en la tabla correspondiente. d) Tome 2 vasos de precipitado de 600 mL y márquelos A y B.  . En el vaso A agregue 400 mL de una solución de azul de metileno. En el vaso B agregue 350 mL de agua destilada y adicione 85 de azúcar de mesa (agite hasta obtener una solución o mezcla homogénea). e) Deposite un huevo en cada vaso, siguiendo la pista de cada huevo con su correspondiente masa inicial. Anote la hora de inicio de su experimento. Hora de inicio: _________________ f) Después de 1 hora, saque los huevos (de uno a la vez), séquelos suavemente con una toalla de papel, máselos nuevamente en la balanza de precisión y anote la masa en la tabla correspondiente. Vaso. Huevo. Descripción. A. 1. B. 2. 400 mL de solución de azul de metileno 85 g de azúcar en 350 mL de agua. Masa inicial del huevo. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B.. Masa final del huevo Después de 1 hora.

(25) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. IV.- EJERCICIOS Cálculos de unidades de concentración 1. ¿Qué masa, en gramos, de NaOH (masa molar 40 g/mol), se necesita para preparar 100 mL de NaOH 0,6 M?. 2. ¿Que volumen, en mililitros, de HCl 0,7 M son necesarios para preparar 500 mL una solución de HCl 0,25 M?. 3. Determine la molaridad de las siguientes soluciones: a) NH3 (Masa Molar = 17 g/mol) al 18,5 % p/v. b) Ca (Masa Molar = 40 g/mol) a 300 ppm. 7. Esquematice, a través de flechas, la dirección del traspaso de solvente en de cada uno de los experimentos de Osmosis que se llevaron a cabo durante el laboratorio. Vaso. Huevo. Descripción. A. 1. Huevo sumergido en 400 mL de azul de metileno. B. 2. Huevo sumergido en una solución de 85 g de azúcar en 350 mL de agua destilada. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B.. Después de 1 hora.

(26) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. LABORATORIO N°3 SOLUCIONES ACIDO-BASE Y BUFFER 1.- INTRODUCCIÓN A) Soluciones Ácido-Base Los solutos disueltos en agua pueden clasificarse como electrolitos y no electrolitos en función de su capacidad de conducir la corriente eléctrica. En relación a esta propiedad, se denomina electrolito a una sustancia que disuelta en agua conduce la corriente eléctrica, mientras que un no electrolito es una sustancia que disuelta en agua no conduce la corriente eléctrica. Los electrolitos pueden disociarse total o parcialmente en iones, según lo cual se clasifican a su vez en electrolitos fuertes a aquellos que se disocian completamente en iones (100 %) en solución acuosa y electrolitos débiles a los que se disocian parcialmente en iones en estas condiciones. Un tipo especial de electrolitos son los ácidos y las bases. Según la Teoría de Arrhenius “un ácido es una sustancia que libera uno o más iones hidrógeno (H ) por cada molécula, y una base es una sustancia que libera uno o más iones hidroxilos (OH -) por cada molécula, como uno de los productos de disociación iónica, en contacto con el agua”. Estos conceptos se limitaron solamente a soluciones acuosas, porque están basadas en la liberación de iones H + y OH-. +. La Teoría de Brönsted-Lowry define un ácido como cualquier especie que tiene tendencia a ceder un ion hidrógeno a otra especie, y una base como una sustancia que tiende a aceptar un ion hidrógeno de otra sustancia. Estos conceptos no sólo se pueden aplicar a los ácidos y bases de Arrhenius, sino que a otras especies, como por ejemplo agua (H 2O) y amoniaco (NH3). Finalmente, la Teoría de Lewis define un ácido como una sustancia que puede aceptar un par de electrones para formar un nuevo enlace y una base como una sustancia capaz de entregar un par de electrones para formar un enlace nuevo. Fuerza relativa de los ácidos y bases En solución acuosa, algunos ácidos entregan protones más fácilmente y algunas bases los reciben con mayor facilidad que otras, esto es lo que llamamos fuerza relativa de ácidos y bases. Un ácido fuerte es aquel que en solución acuosa se disocia totalmente liberando iones hidrógeno (por tanto es un electrolito fuerte). Ejemplo: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4, entre otros. Un ácido débil es aquel que en solución acuosa se disocia parcialmente liberando iones hidrógeno (por lo tanto, es un electrolito débil). Ejemplo: CH 3COOH, H3PO4, HCN, H2S, etc. El grado en el que un ácido se ioniza en un medio acuoso se puede expresar por la constante de equilibrio para la reacción de ionización. En general, podemos representar cualquier ácido por el símbolo HX, donde el equilibrio de ionización está dado por: H+(ac). HX(ac). +. X-(ac). La expresión de la constante de equilibrio correspondiente es: [H+] · [X-] Ka =. , [ ] = Concentración [HX] Molar La constante de equilibrio se indica con el símbolo K a, y se llama constante de disociación ácida. Cuanto más pequeño sea su valor más débil es el ácido, menos disociado se encuentra. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(27) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Una base fuerte es aquella que en solución acuosa disocia totalmente liberando iones hidroxilos (por lo tanto, es un electrolito fuerte). Ejemplo: NaOH, KOH. Una base débil es aquella que en solución acuosa disocia parcialmente liberando iones hidroxilos (por lo tanto, es un electrolito débil). La constante de equilibrio, K b, se llama constante de disociación básica. Cuanto más pequeño sea el valor de Kb más débil es la base, situación similar para el ácido.. Ionización del agua y escala de pH El agua puede aceptar o donar un protón, dependiendo de las circunstancias. La transferencia de un protón entre dos moléculas de agua es llamada Autoionización. H3O+ (ac) + OH- (ac). 2H2O (l) o bien H2O(l). H+(ac) + OH-(ac). La constante correspondiente al equilibrio de Autoionización, K w, constante de autoionización del agua, tiene la forma: Kw = [H+] · [OH-] =. 1,0 · 10-14 (a 25 °C). Este valor es importante ya que establece que en agua pura, la concentración de ion H + y ion OHson muy pequeñas (1,0 · 10-7 molar) y no varía en forma independiente, sino que están reguladas por la constante Kw. Si una de estas concentraciones aumenta, la otra necesariamente deberá disminuir para que el producto de las concentraciones de estos iones mantenga el valor de dicha constante. Por cuanto la concentración de H+ en una solución acuosa suele ser muy pequeña y varía en varios órdenes de magnitud, se expresa en términos de un parámetro denominado pH. El pH se define como el logaritmo negativo en base diez de la concentración molar de iones hidrógeno, es decir:. pH = - log [H+] Debido al signo negativo, el pH disminuye a medida que aumenta la concentración de iones hidrógeno de modo tal que:  Soluciones ácidas  Soluciones neutras  Soluciones básicas. pH  7,0  [H+] > [OH-] pH = 7,0  [H+] = [OH-] pH  7,0  [H+] < [OH-]. El logaritmo negativo también es una forma de expresar las magnitudes de otras cantidades pequeñas. Por ejemplo, se puede expresar la concentración de ion hidroxilo como pOH y definirlo según:. pOH = - log [OH-] Usando esta notación pude demostrarse que en una solución acuosa, a 25 °C, siempre debe cumplirse que:. pH + pOH = 14. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(28) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Volumetría Acido-Base No existe otra forma de una reacción tan importante como las reacciones de Neutralización. Las reacciones de neutralización corresponden a la reacción química entre un ácido y una base, dando como únicos productos sal y agua. Una de sus aplicaciones es realizar análisis volumétrico ácido-base que constituye uno de los numerosos tipos de análisis químicos realizados en laboratorios e industrias químicas. La forma experimental de realizar este tipo de análisis se conoce como valoración o titulación ácido-base y corresponde al “proceso en el cual se determina la concentración o masa de una base en una solución, por medición del volumen gastado de una solución de ácido de concentración conocida” (también puede usarse una solución de concentración conocida de base para determinar la concentración o masa de un ácido). Este análisis da origen a cuatro situaciones posibles: a) b) c) d). Combinación de un ácido fuerte con una base fuerte. Combinación de un ácido fuerte con una base débil. Combinación de ácido débil con una base fuerte. Combinación de un ácido débil con una base débil.. Si la titulación se realiza de modo que la solución de concentración conocida es la base, la cual se agrega en forma controlada desde una bureta sobre un matraz erlenmeyer que contiene la solución ácida cuya concentración se va a determinar, a medida que se agrega la base, la concentración de ion H+(ac) en el matraz comienza a disminuir (y el pH a aumentar), hasta que se alcanza el punto final de una titulación o punto de equivalencia, el cual se define como el volumen al cual el número de moles de OH (ac) agregado “neutralizan” a todos los moles de ácido presentes, es decir, son iguales. Para apreciar la variación del pH y el punto de equivalencia se usan indicadores, que son sustancias químicas que cambian de color dependiendo del pH en el que se encuentran. Los indicadores utilizados en titulaciones ácido-base, son ácidos orgánicos débiles (indicadores ácidos) y bases orgánicas débiles (indicadores básicos), cuya forma ácida tiene un color diferente de la forma básica. El cambio de color que experimenta el indicador por causa de un cambio en la acidez de una solución se llama viraje del indicador y ocurre en un rango de pH que es propio de cada indicador. La siguiente tabla muestra algunos ejemplos de indicadores:. Indicador. Zona de viraje pH. Cambio de color. Azul de timol Azul de Bromofenol Rojo de metilo Azul de Bromotimol Fenolftaleína Amarillo de alizarina. 1,2 - 2,8 3,0 - 4,6 4,2 - 6,3 6,0 - 7,6 8,3 - 10,0 10,1 - 12,1. rojo - amarillo amarillo - azul rojo - amarillo amarillo - azul incoloro - rosado amarillo - rojo. Otra forma de observar la variación del pH es utilizar un medidor de pH (comúnmente llamado “peachímetro”) que es un instrumento provisto de un electrodo de vidrio, con una membrana sensible a la concentración de ion hidrógeno, y, un electrodo de referencia que provee un voltaje constante contra el cual se compara el voltaje producido en el electrodo de vidrio.. Titulaciones de soluciones a partir de un patrón La técnica de la titulación consiste en determinar la composición o concentración exacta de una solución, con ayuda de otra solución de concentración conocida, llamada solución patrón.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(29) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Para preparar soluciones de concentración exacta se utilizan patrones primarios,. Para que una sustancia sea un patrón primario esta debe cumplir los siguientes requisitos: a) ser de elevada pureza b) ser estable frente a los agentes atmosféricos c) no ser higroscópico, es decir, que no absorba agua del ambiente d) poseer una masa molar grande para disminuir los errores asociados a la operación de pesada e) ser de fácil adquisición y bajo precio El NaOH por ser una base fuerte, reacciona con el dióxido de carbono de la atmósfera, por lo que la superficie de éste se encuentra cubierta de una cantidad variable de carbonato de sodio y además es una sustancia higroscópica. Por estas razones, no es posible preparar una solución de NaOH de concentración exacta sólo por pesada. La concentración de tal solución es aproximada y debe controlarse por titulación con una sustancia que sea un “patrón primario. El ftalato ácido de potasio es un patrón primario y puede ser utilizada para titular cualquier solución básica. En el punto final de una Titulación, el número de equivalentes o moles del ácido es igual al número de equivalentes o moles de la base. Como la Normalidad corresponde al número de equivalentes por litro de solución, tenemos que: número de equivalentes = Volumen (L) x Normalidad (eq/L) Por lo tanto, en el punto final de la titulación tendremos:. N. ácido x. V. ácido. = N. base x. V. base. B) Soluciones Buffer Las soluciones tampón tienen una importancia fundamental en los organismos vivos, ya que ellas mantienen el pH constante en las células y fluidos corporales para que las reacciones bioquímicas procedan exitosamente. Una solución tampón se define como una solución que es capaz de mantener el pH constante por adición de protones (H+) o iones hidroxilos (OH-). Un buffer está constituido por un ácido débil y su sal derivada (base conjugada del ácido débil), “buffer ácido” o por una base débil y su sal derivada (ácido conjugado de la base débil), “buffer básico”. Una solución amortiguadora debe contener un ácido que reaccione con los iones hidroxilos (OH-) que puedan agregarse; y también debe contener una base que reaccione con los iones de hidrógeno (H+) que puedan añadirse. Además, los componentes ácidos y básicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro en una reacción de neutralización. Estos requerimientos se satisfacen por un par ácidobase conjugado (un ácido débil y su base conjugada o una base débil y su ácido conjugado). Si consideramos la siguiente solución buffer constituida por un ácido débil (HA) y una sal derivada del ácido (MA), donde M es el metal. En solución tendremos: HA. H+ + A-. (disociación del ácido débil). MA. M+ + A-. (sal soluble). HA + OH-. (hidrólisis). A- + H2O. Lo que hace que estas soluciones actúen como reguladoras del pH es la presencia de estos dos equilibrios simultáneos, en uno de los cuales se producen protones (reacción de disociación del ácido débil) y en el otro iones hidroxilos (reacción de hidrólisis). Por lo tanto, siguiendo el principio de Le Chatelier, si se agrega soluciones ácidas, el primer equilibrio se desplaza hacia la izquierda y el segundo AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(30) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. hacia la derecha con el objeto de compensar la alteración producida, y por consiguiente, la variación de pH es mínima. Como debe cumplirse la condición de equilibrio [H+] · [A-] Ka =. [H+] · [Sal] =. [HA]. [Ácido]. Si despreciamos la pequeña cantidad del ion A- que hidroliza y la pequeña cantidad del ácido débil que disocia, la [A-] será igual a la concentración inicial de sal y [HA] será igual a la concentración inicial del ácido. Ordenando tenemos que. [Ácido]. +. [H ] = Ka x. [Sal]. Aplicando el operador p = - log, tenemos [Sal] pH = pKa. +. log [Ácido]. Ecuación que recibe el nombre de Ecuación de Henderson-Hasselbalch, donde (constante de acidez). pKa = - log Ka. Ejemplo: Calcular el pH de una solución que es 0,1 M en ácido acético y 0,1 M en acetato de sodio (K a = 1,78 · 10-5) [Sal] pH = pKa + log [Ácido] 0,1 pH = 4,75 + log 0,1 pH = 4,75 Así cuando la concentración del ácido es igual al de la sal, el pH es igual al pK a. Estas soluciones presentan dos propiedades interesantes, que las distinguen de otras: Primera Propiedad: La dilución moderada de estas soluciones no afecta al pH. La expresión de pH así lo indica, si se diluye la solución de tal forma que las concentraciones bajan a la mitad de su valor original, la relación entre las concentraciones permanece constante, y por lo tanto, el pH permanece invariable. Segunda Propiedad: La adición moderada de ácidos y bases a estas soluciones, no afectan el pH de las mismas en forma significativa. Para situaciones de un buffer constituido por una base débil y su sal derivada de la base, haciendo el mismo análisis anterior se llega a la siguiente relación: [Sal] pOH = pKb. +. log [Base]. donde pKb = - log Kb (constante de basicidad) AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(31) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Obsérvese que el pOH de este tipo de combinaciones es función de las concentraciones de la base y de la sal correspondiente y de la constante de basicidad. Ejemplo: Calcular el pH de una solución que es 0,1 M en amoniaco y 0,1 M en cloruro de amonio (K b = 1,78 · 10-5) [Sal] pOH = pKb + log. [Base] 0,1. pOH = 4,75 + log 0,1 pOH = 4,75 pH = 14 - pOH pH = 14 - 4,75 pH = 9,25 El rango de amortiguación de un buffer corresponde a un rango de pH que va desde (pKa - 1) hasta (pKa + 1). Por consiguiente, el rango de amortiguación de un buffer dependerá de la constante de acidez (tampón ácido) o constante de basicidad (tampón básico). Así, por ejemplo para el buffer acetato (ácido acético - acetato de sodio, Ka = 1,78 · 10-5 ; pKa = 4,74) el rango de amortiguación corresponde a 3,74 a 5,74. La capacidad de un tampón para resistir un cambio de pH por adición de protones o iones hidroxilos se conoce como capacidad de amortiguación. Para un buffer ácido, la capacidad amortiguadora depende de la concentración del ácido débil y su sal derivada, a mayor concentración del ácido débil y su base conjugada (sal derivada) mayor será la capacidad amortiguadora. Lo mismo se observa para un buffer básico.. La dilución de un buffer no afecta al pH, pero si disminuye la capacidad de amortiguación. La concentración de un buffer corresponde a la suma de la concentración del ácido débil más la concentración de la base conjugada (sal derivada), en un tampón ácido, o la suma de la concentración de la base débil más la concentración del ácido conjugada (sal derivada), en un tampón básico. [Buffer Ácido] = [Ácido] + [Sal] [Buffer Básico] = [Base] + [Sal]. II.- OBJETIVOS  Medir el pH de distintas soluciones y determinar si estas son ácidas ó básicas.  Utilizar la técnica de titulación volumétrica.  Conocer las propiedades de una solución tampón.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(32) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. III.- PARTE EXPERIMENTAL. 1) Clasificación de soluciones y medición de pH a) Coloque aproximadamente 25 mL cada una de estas soluciones en 3 vasos precipitados de 50 mL diferentes y determine el pH a través de dos procedimientos, papel pH y peachímetro. b) De acuerdo al pH encontrado, clasifíquelas como ácida, básica o neutra Vaso Nº. Solución. 1. Hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 M. 2. Acido clorhídrico (HCl) 0,1 M. 3. Cloruro de sodio (NaOH) 0,1 M. pH papel pH. pH peachímetro. Clasificación según: ácida, básica o neutra. 2) Valoración Acido-Base Valoración de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) con el patrón primario (ftalato ácido de potasio): a) Para ello arme el sistema de la figura.. b) Llene una bureta con la solución de hidróxido de sodio que preparó en el laboratorio Nº2, asegurándose que no quede ninguna burbuja en la bureta. c) Con una pipeta volumétrica agregue exactamente 10 mL de solución de ftalato ácido de potasio 0,1 N (patrón primario) en un matraz erlenmeyer de 250 mL y adicione 2 gotas del indicador (fenolftaleina). Agite suavemente. d) Comience a agregar gota a gota la solución de hidróxido de sodio desde la bureta al matraz erlenmeyer con agitación constante (ver figura) hasta que el indicador cambie de color (la solución deberá tener un leve color rosado permanente).. e) Lea en la bureta el volumen gastado, evitando cometer errores de paralaje. f) Repita el procedimiento desde el punto “c” y compare los valores obtenidos en ambas valoraciones. g) Registre sus resultados y determine la molaridad de la solución en la siguiente tabla: AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(33) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. Volumen gastado de NaOH (mL). Normalidad (eq/L) calculada. Molaridad (mol/L) calculada. Valoración (1) Valoración (2). 3) Soluciones Buffer Capacidad de amortiguación: efecto de la concentración del ácido y la sal en el buffer a) Prepare 3 tubos de ensayo según lo indicado en la siguiente tabla Tubos de ensayo Acido acético 1,0 M Acetato de sodio 1,0 M. 1 9 mL 1 ml. 2 5 ml 5 mL. 3 1 mL 9 mL. b) Agite los tubos y determine el pH de cada tubo usando papel pH. Tubos de ensayo pH. 1. 2. 3. c) A los mismos tubos de ensayo agrégueles 20 gotas de Acido Clorhídrico 2 M a cada uno, agitelos y midales el pH a cada tubo usando papel pH y anótelo en la siguiente tabla: Tubos de ensayo pH. 1. 2. 3. d) ¿Qué observa al comparar los valores de pH?. e) ¿Qué tubo mostró mejor capacidad de amortiguación para ácidos? Justifique brevemente.. IV.- EJERCICIOS 1. Se titulan 25 mL de solución de solución de ácido clorhídrico, gastándose 15,35 mL de solución 0,3 M de hidróxido de potasio. ¿Cuál es la concentración molar del ácido?. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..

(34) UNIVERSIDAD MAYOR Facultad de Medicina Escuela de Kinesiología Química y Bioquímica. 2. Qué volumen, en mililitros, de una solución de HCl 0,020 M, debe agregarse a 100 mL de una solución de KOH 0,035 M para tener una neutralización completa.. 3. Si tiene un buffer formado por acetato de sodio 0,3 M y ácido acético 0,1 M (Ka = 1,78 x 10-5). Calcule el pH de esta solución.. 4. ¿Cómo afecta la concentración del buffer la capacidad amortiguadora?. 5. Si usted varía la concentración del buffer ¿el rango de amortiguación se verá afectado? Explique brevemente.. AUTORES: Alejandra Moreno O.; Roberto Bravo M.; Gabriela Cornejo B..