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Quimica Lab 6 Informe

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Academic year: 2021

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(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

INGENIERÍA

INGENIERÍA

FFA

AC

CU

ULLT

TA

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D

D

DE

E

IIN

NG

GE

EN

NIIE

ER

RÍÍA

A

M

ME

EC

ÁN

NIIC

CA

A

INFORME N° 06

INFORME N° 06

SÓLIDOS

SÓLIDOS

IInntteeggrraanntteess:

:

C

Cóóddiiggoo::

Sección: F

Sección: F

Profesora:

Profesora:

MARY APOLAYA

MARY APOLAYA

Curso:

Curso:

QUÍMICA G!RAL

QUÍMICA G!RAL

Li"a# $% de no&ie"'re de( $)*+

Li"a# $% de no&ie"'re de( $)*+

(2)

I

NDI

CE

I

NTRODUCCI

ON.

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3

FUNDAMENTO

TEORI

CO.

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4

SOLI

DOS

EXPERI

MENTO N°

1:

Di

f

er

enci

a

ent

r

e

sol

i

do

cri

st

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amorf

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7

EXPERI

MENTO N°

2:

Propi

edades

de

l

os

sól

i

dos

cri

st

al

i

nos.

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8

2.

1

Densi

dad

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l

os

sol

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9

2.

2

Absor

ci

ón

del

agua.

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9

2.

2.

1

Hi

gr

oscopi

a.

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9

2.

2.

2

Del

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cuescenci

a.

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9

2.

2.

3

Subl

i

maci

ón.

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10

EXPERI

MENTO N°

3:

Obt

enci

ón

de

sol

i

dos

cri

st

al

i

nos………11

EXPERI

MENTO N°

4:

Obt

enci

ón de

vari

os

est

ados

al

ot

r

ópi

cos

del

azuf

r

e………12

EXPERI

MENTO N°

5:

Conf

ecci

ón

de

l

os

model

os

de

cel

das

uni

t

ari

as

de

empaque

t

ami

ent

os

más

comunes……….

14

CONCLUSI

ONES……….

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16

RECOMENDACI

ONES……….

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…….

16

BI

BLI

OGRAFI

A……….

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17

(3)

I

NTRODUCCI

ÓN

El presente informe corresponde a la sexta experiencia en el laboratorio de química que tiene como objetivo poner en práctica la teoría impartida por la profesora.

En esta oportunidad realizamos el tema de agregación de la materia cuyo objetivo  principal es estudiar la diferencia entre un sólido amorfo y un sólido cristalino

En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia están unidos entre sí por fuerzas intensas, formando un todo compacto. Esto es una característica de los sólidos y permite que entren las fuerzas de enlace dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas tienen movimientos, se limitan a vibraciones en los vértices de la red en donde se encuentran. or esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios

!os sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. !os sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina.

!os sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece muc"o más a la de los líquidos que a la de los sólidos.

El vidrio, el alquitrán, los polímeros de alta masa molecular como el plexiglás son ejemplos de sólidos amorfos.

(4)

FUNDAMENTO

TEÓRI

CO

El Estado Sólido

1. Sólido Cristalino y Sólido Amorfo:

!os sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. !os sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina.

!os sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece muc"o más a la de los líquidos que a la de los sólidos.

El vidrio, el alquitrán, los polímeros de alta masa molecular como el plexiglás son ejemplos de sólidos amorfos.

2. Características Generales:

!os cristales poseen una constitución vectorial, es decir, sus propiedades son función de la dirección. En las sustancias cristalinas no son equivalentes todas las direcciones. !a dependencia entre las propiedades de un cristal y la dirección está influenciada por la simetría del mismo, es decir por el n#mero de planos o de ejes de simetría que son los que condicionan el crecimiento del cristal.

3. Fuerzas de Enlace:

!os sólidos cristalinos se clasifican en categorías dependientes del tipo de partículas que forman el cristal y los enlaces que interaccionan entre ellas.

!as categorías son$

(5)

a.% &uerzas 'ónicas (onstituidas por fuerzas electrostáticas entre iones de signos  opuestos que constituyen las partículas del cristal iónico. )esde que estas fuerzas son considerables, los cristales iónicos resultan ser bastante duros, quebradizos, malos conductores caloríficos y eléctricos y de punto difusión elevados *+ a -(/. Ejemplo$ 0a(l. (a1r 2, 3 2456, que son sales características.

 b.% &uerzas de 7an der 8aals 4on fuerzas débiles, por lo cual los cristales son blandos y de bajo punto de fusión. 4on características de sustancias orgánicas que poseen este tipo de fuerza de enlace entre sus moléculas neutras que constituyen sus partículas cristalinas.

c.% &uerzas de Enlace (ovalente !os sólidos covalentes *sólidos de red cristalina/, el diamante es un ejemplo de los cristales que mantienen unidas sus partículas por enlaces covalentes en tres dimensiones9 cada átomo de carbono esta unido a otros cuatro por  un modelo tetraédrico, que permite reconocer la dependencia con el tetraedro de 7an:t ;off para el átomo de carbono.

En cambio, el grafito, es menos compacto y blando, exfoliable y de más fácil ataque por  los agentes químicos, debido a que la estructura cristalina tiene una ordenación de capas  bidimensionales de enlaces covalentes entre sus átomos seg#n distribución "exagonal  parecidos a los anillos del benceno.

d. &uerzas dipolo%dipolo !as fuerzas dipolo%dipolo son atracciones entre dipolos eléctricos de moléculas polares.

e. &uerza dipolo%dipolo inducido Estas fuerzas se dan entre una molécula polar y otra molécula no polar. !a molécula polar induce un dipolo en la no polar.

f.% &uerzas de )ispersión o de !ondon 4on atracciones que se dan entre cualquier tipo de moléculas debido a los dipolos instantáneos que se forman producidos por las fluctuaciones en la densidad eléctrica que rodea a los átomos. !as fuerzas de !ondon dependen de la forma de la molécula. ara moléculas de formas semejantes, crecen con la masa molecular y con la polarización ya que esos factores facilitan la fluctuación de los electrones.

g.% &uerzas 'ón%dipolo En estas fuerzas un catión atrae la carga parcial negativa de un dipolo eléctrico o un anión atrae la carga parcial positiva del dipolo. Esta fuerza es la responsable de la "idratación de los iones del agua. !a "idratación del catión persiste muc"as veces en el sólido por ejemplo el 0a2(5-.<;25. =n catión se "idrata más

fuertemente cuanto menor sea su tama>o y mayor su carga.

".% &uerza de Enlace de ;idrógeno Es una interacción primordialmente de tipo dipolo% dipolo especialmente fuerte, que se da entre un átomo de "idrógeno con carga parcial  positiva y un átomo electronegativo *normalmente 0, 5, ó &/ !a presencia del enlace de "idrógeno en el ;25, 0;- y ;&, justifica las anormalidades encontradas en sus puntos

de fusión, es también responsable de la alta capacidad calorífica molar del agua líquida, así como de sus elevados calores de vaporización y de fusión.

(6)

Prop!"#"!$ "! %o$ $&%"o$ #'or(o$

!as moléculas de los sólidos amorfos están distribuidas al azar y las propiedades físicas del sólido son idénticas en todas las direcciones *isotropía/.

!as formas amorfas tienen una temperatura característica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes. Esta temperatura se conoce como temperatura de transición vítrea *?g/. !a temperatura de transición a vidrio de un material amorfo puede

reducirse a>adiendo moléculas peque>as, denominadas @plastificadores@, que se adaptan entre las moléculas vítreas y les proporciona mayor movilidad.

=na consecuencia directa de la disposición irregular de las partículas en un sólido amorfo, es la diferencia de intensidad que toman las fuerzas intermoleculares entre las mismas, de a"í que la fusión se alcance a distintas temperaturas, seg#n la proporción de las distintas partículas que forman la muestra. )e ello se deduce que un sólido amorfo no tiene un punto de fusión  definido, sino que dic"a transformación acontece en un intervalo de temperatura. (uando se calienta un sólido amorfo, la sustancia no manifiesta un punto de fusión, aunque se ablandan progresivamente aumentando su tendencia a deformarse. En contraste, la temperatura de fusión de un sólido cristalino es  precisa y está bien definida.

En cuanto a sus propiedades elásticas, se puede afirmar que los sólidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales. or ejemplo, al aplicar una carga a un material amorfo en un intervalo racionado de tiempo, la sustancia desarrollará una deformación pseudo%permanente, es decir, fluirá como si fuera un líquido de viscosidad muy alta.

Aespecto al magnetismo, los metales amorfos presentan las propiedades magnéticas más notables, comportándose como materiales ferromagnéticos *aquellos en los que se  produce un ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos en la misma

dirección y sentido/.

S$)!'#$ *r$)#%+o$

4i se tienen en cuenta los elementos de simetría, se pueden distinguir siete sistemas cristalinos, que toman el nombre de una figura geométrica elemental. (omo son$

<. (#bico *cubo/

2. ?etragonal * prisma recto cuadrangular/

-. 5rtorrómbico *prisma recto de base rómbica/ 6. Bonoclínico *prisma oblicuo de base rómbica/ C. ?riclínico * paralelepípedo cualquiera/

(7)

+. Aomboédrico *paralelepípedo cuyas caras son rombos/ D. ;exagonal *prisma recto de base "exagonal/

!as diversas formas de un mismo cristal pueden proceder de dislocaciones, por los vértices o por las aristas, de la forma típica. Estas modificaciones se pueden interpretar a  partir del conocimiento de la estructura reticular de un cristal.

El conjunto de caras externas que limita un cristal constituye una forma cristalina. Estas caras se deducen unas de otras por acción de las operaciones de simetría del cristal.

SÓLI

DOS

EXPERI

MENTO N°

1:

Di

f

erenci

a entre

sól

i

do

cri

st

al

i

no

y

sól

i

do

amorf

o

-

MATERI

ALES

(8)

- Tr

oz

o

de

br

ea

- 1

t

pode

- Mecher

o

bunsen

- Tr

ozo

de

pl

ást

i

co

- Lami

na

de

l

at

a

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PROCEDI

MI

ENTO:

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ocar

un

t

r

ozo

de

brea

sobre

una

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ámi

na

de

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at

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que

debe

de

est

ar

sobr

e

un t

pode

 b)Cal

ent

ar

suavement

e

empl

eando

el

mecher

o,

observar

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t

a

a)

y

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con un t

r

ozo

de

pl

ást

i

co

(

t

ermopl

ást

i

co)

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Resul

t

ados:

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PLÁSTI

CO

-

El

pl

ást

i

co

se

reduce

i

nmedi

atament

e

-

Se

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orman ampol

l

as

en el

pl

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i

co

mi

ent

r

as

cambi

a

a

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ase

l

i

qui

da

 b)

BREA

-

La

br

ea

despr

ende

vapores

mal

ol

i

ent

es

-

Se

def

orma

r

ápi

dament

e

hast

a

pasar

a

f

ase

l

i

qui

da

EXPERI

MENTO N°

2:

Propiedades

de

l

os

sól

i

dos

cri

st

al

i

nos

2.

1 Densi

dad de

l

os

sól

i

dos

-

MATERI

ALES:

- 12

cl

avos

(

hi

er

r

o)

(9)

-- 1

pr

obet

a

-

PROCEDI

MI

ENTO:

a)Pesar

una

docena

de

cl

avos

(

hi

er

r

o)

 b)Col

ocar

10

ml

de

agua

en

una

pr

obet

a

gr

aduada

c)Adi

ci

onar

l

a

docena

de

cl

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dent

r

o

de

l

a

pr

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r

el

nuev

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vol

umen

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ermi

nar

l

a

densi

dad

del

hi

er

r

o

-

RESULTADOS:

-

Masa

de

l

os

cl

avos

=23.

35

g

-

 

de

vol

umen=

0.

8

ml

-

Cál

cul

o

de

l

a

densi

dad:

 ρ= m ∆ v  ρ=23.35 g 0.8ml  ρ=¿

29.

1875

g/ml

.

(10)

2.

2 Absorci

ón del

agua

Hi

groscopi

a

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ar

sobr

e

una

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rel

oj

un poco

de

sul

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at

o

de

cobre

anhi

dr

o

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ent

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 b)Observar

y

anot

ar

el

cambi

o

de

col

or

y

l

a

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ase,

después

de

una

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-

El

sul

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at

o de cobr

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dr

o se vuel

ve de col

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azul

debi

do

a

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humedad

del

medi

o

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ent

e

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La

f

ase

si

gue

i

gual

de

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da.

Del

i

cuescenci

a

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ar

sobr

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una

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una

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r

el

oj

un poco

de

hi

dr

óxi

do

de

sodi

o

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ent

e

 b)Observar

y

anot

ar

el

cambi

o

de

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ase

después

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una

hor

a

-

RESULTADOS

-

El

hi

dr

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do

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o

se

derri

t

e

por

que

absorbe

el

agua que

exi

st

e

en

el

medi

o

(11)

Subl

i

maci

ón

a)Col

ocar

un gr

amo de

yodo dent

r

o de un t

ubo de

ensayo

l

i

mpi

o

y

seco

 b)Anot

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el

col

or

y

l

a

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ase

en

el

que

se

encuent

r

a

el

yodo

c)Tapar

el

t

ubo

d)Cal

ent

ar

a

80°

C,

150

ml

de

agua

en

un

vaso

de

250

ml

.

e)I

nt

r

oduci

r

el

t

ubo

dent

r

o

del

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con agua

f

) Obser

var y anot

ar el

col

or y f

ase del

Yodo después del

cal

ent

ami

ent

o

dur

ant

e

2

mi

nut

os

RESULTADOS:

-

El

yodo

subl

i

ma al

cambi

o

de

t

emper

at

ur

a y

su col

or

car

act

erí

st

i

co

es

el

vi

ol

et

a

pero

en est

ado

sól

i

do

el

col

or

es

de

pl

omi

zo.

(12)

EXPERI

MENTO N°

3:

Obtenci

ón de

sól

i

dos

cri

st

al

i

nos

3.

1

A parti

r

de

una sol

uci

ón acuosa

sobresaturada

-

MATERI

ALES:

- Tubo

de

ensayo

- Sul

f

at

o

de

cobre

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a

de

Pet

ri

- Escar

badi

ent

es

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fil

t

r

o

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-

PROCEDI

MI

ENTO:

a)Sost

enga con l

a mano

el

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ubo

de

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que

cont

i

ene

sul

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at

o

de

cobr

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(

sól

i

do)

en agua y

somét

al

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ent

ami

ent

o suave

a f

uego

di

r

ect

o

hast

a

di

sol

uci

ón compl

et

a.

 b)Vi

ert

a

l

a

sol

uci

ón

acuosa

de

CuSO

4

cal

i

ent

e a l

a caj

a Pet

ri

y

cúbr

al

a con l

a t

apa de l

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a Pet

ri

.

Dej

e enf

ri

ar

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emper

at

ur

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ent

e

y

de

vez

en cuando

obser

ve

si

n mover

l

a

base

de

l

a

caj

a

Pet

ri

(

apr

ox.

Cada

15 mi

nut

os)

hast

a

l

a

f

ormaci

ón de

cri

st

al

es

de

CuSO

4

.

5H

2

O.

Observe

l

a

pr

opagaci

ón de

l

a

cri

st

al

i

zaci

ón.

c)Con un escarbadi

ent

es o pal

i

t

o de f

ósf

or

o separe vari

os

monocri

st

al

es

en un papel

de

fil

t

r

o

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obsérv

el

o

con el

mi

cr

oscopi

o

(

o

una

l

upa)

.

d)Obser

var

y

anot

ar

.

-

RESULTADOS:

(13)

Dur

ant

e

el

i

nt

erval

o

de

t

i

empo

l

a

sol

uci

ón i

ba

cri

st

al

i

zándose.

Se observó l

a f

ormaci

ón de cr

i

st

al

es o pol

vo azul

,

l

i

ger

ament

e

eflorescent

e

al

ai

r

e.

EXPERI

MENTO N°

4:

Obtenci

ón de

vari

os

est

ados

alotrópi

cos

del

azufre

a)Azuf

re

octaédri

co

-

MATERI

ALES:

- 1g

de

az

uf

r

e

- 3ml

de

sul

f

at

o

de

car

bono

- Papel

fil

t

r

o

- Embudo

- Mecher

o

Bunssen

-

PROCEDI

MI

ENTO:

- Di

sol

ver

1

gr

amo

de

azuf

r

e

en

una

cápsul

a

con

3

ml

de

sul

f

at

o

de

carbono (

est

e sol

vent

e es

sumament

e i

nflamabl

e)

,

fil

t

rar

y dej

ar

evaporar

l

a sol

uci

ón en un cr

i

st

al

i

zador

sobre

un baño de

agua

cal

i

ent

e, l

ej

os del f

uego, pasado ci

ert

o t

i

empo, observar l

os

cri

st

al

es

obt

eni

dos.

Ver

al

mi

croscopi

o.

-

RESULTADOS:

Se

vi

sual

i

za

cri

st

al

es

oct

aédri

cos

per

o

al

gunos

no

son t

an

 vi

si

bl

es

ya

que

est

án

superpuest

os.

b)Azuf

re

pri

smáti

co

-

MATERI

ALES:

- 1g

de

az

uf

r

e

- Cri

sol

(14)

- Mi

cr

oscopi

o

- Mecher

o

Bunssen

-

PROCEDI

MI

ENTO:

- Fundi

r

1

gr

amo

de

azuf

r

e

al

cal

or

suave

en

un cr

i

sol

,

observando

l

as

t

r

ansf

ormaci

ones

que

se

suceden por

acci

ón del

cal

or

,

cuando

l

a sust

anci

a emi

t

e

vapores,

r

et

i

r

ar

l

a del

f

uego,

y

al

f

ormar

se

una

pel

í

cul

a en su super

fici

e per

f

orarl

a con un punzón y vol

car el

cont

eni

do l

í

qui

do que aún r

est

a. Déj

el

o enf

ri

ar y observe l

os

cr

i

st

al

es obt

eni

dos, veri

ficando su f

orma pri

smát

i

ca. Ver al

mi

cr

oscopi

o.

-

RESULTADOS:

El

azuf

r

e

cambi

a

de

col

or

de

amari

l

l

o

a

anaranj

ado.

Con una l

upa se observa cri

st

al

es anaranj

ados de f

or

ma

pri

smát

i

ca.

c)Azufre

amorf

o

-

MATERI

ALES:

- 1g

de

az

uf

r

e

- 1

bal

ón

- Cri

st

al

i

zador

-

PROCEDI

MI

ENTO:

- Fundi

r

1 gr

amo

de

azuf

r

e

en un bal

ón hast

a

que

emi

t

a

vapor

es,

 vol

car

l

o

sobr

e

el

di

sposi

t

i

vo

que

muest

r

a

l

a

figur

a

3

(

est

á

en

el

manual

de

l

aborat

ori

o

de

Quí

mi

ca)

,

compr

obar

el

est

ado

amorf

o

y

l

a

el

ast

i

ci

dad

de

l

a

vari

edad

f

ormada.

-

RESULTADOS:

(15)

Se

l

l

ega

a

observar

l

a

f

ormaci

ón del

azuf

r

e

amorf

o

o pl

ást

i

co

y

al

t

ocar

l

o

se

comprueba

su pr

opi

edad pl

ást

i

ca.

EXPERI

MENTO N°

5:

confecci

ón de

l

os

model

os

de

cel

das

uni

t

ari

as

de

empaquet

ami

entos

más

comunes.

1)

MPAQU,AMI!,O CU-ICO SIMPL

!. de coordinación: /

0to"os 1or ce(da: 2 &3rtices4*52 6*

Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e(

Radio de( 8to"o: $r 6 a

ficacia de( e"1a9ueta"iento: +$

( )

( )

C2

.

,

+

/

2

*

-6

a

-6

7

7

-celda ocupado = = = = π   π   π  

2)

EMPAQUETAMI

ENTO

CUBI

CO DE

CUERPO

CENTRADO

(16)

3)

EMPAQUETAMI

ENTO

CUBI

CO

DE

CARA

CENTRADAS

4)

EMPAQUETAMI

ENTO

EXAGONAL

COMPACTO

a=2R

c=

√ 

8 R/3

/6

!. de coordinación:2

 0to"os 1or ce(da: 2 aristas4*52 < *centro 6$

Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e( radio de( 8to"o:

6 a -r =

ficacia de( e"1a9ueta"iento: /2

( )

( )

/2

@

)

2

%

>

%

A

=

%

A

$

a

%

A

$

B

B

% % % % ce(da ocu1ado = π = π = π =

!. de coordinación:*$

 0to"os 1or ce(da: 2 aristas4*52 < /caras4*5$6

Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e(

radio de( 8to"o: =r>

$

6a

$

<a

$

ficacia de( e"1a9ueta"iento: 

( )

( )

A

@

)

$

A

%

A

a

%

A

A

B

B

$ 5 * % % % ce(da ocu1ado = π = π ⋅ =

!. de coordinación:*$

 0to"os 1or ce(da: $

Para e( eE8gono =%ce(das>:

*$ &3rticesE*5/ <$ carasE*5$ <%centro6/8to"os

ficacia de( e"1a9ueta"iento: 

Par8"etros: a 6 anco de( eE8gono

(17)

COC!"S#OES

La

densi

dad

del

hi

er

r

o

es

de

29.

1875

g/ml

.

La br

ea en un sól

i

do amorf

o y el

pl

ást

i

co (

t

ermopl

ást

i

co)

es un

sól

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do

cri

stal

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no

El hi

dr

óxi

do de sodi

o al dej

arl

o al ambi

ent

e est

e absor

be l

a

humedad

El

yodo

se

subl

i

ma

con gran f

aci

l

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dad

RECOMENDACI

ONES

Se r

ecomi

enda l

avar

l

os i

nst

rument

os a ut

i

l

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zar

para un mej

or

uso.

Para el

cál

cul

o de l

a densi

dad es necesari

o una vari

aci

ón de

 vol

umen

más

pr

eci

sa

(18)

BI

BLI

OGRAFI

A

I

nt

ernet

:

-

ht

t

p:

//es.

wi

ki

pedi

a.

org/wi

ki

/S%C3%B3l

i

do_amorf

o

-

ht

t

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//qui

mi

ca.

l

agui

a2000.

com/qui

mi

ca-

organi

ca/sol

i

dos-

cri

st

al

i

nos

-ht

t

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//t

ecnol

ogi

asel

ect

i

vi

dad.

bl

ogspot

.

com/2009/08/est

ado-

sol

i

do-sol

i

do-amorf

o-y-

sol

i

do.

ht

ml

Libros:

-QUI

MI

CA

LA

CI

ENCI

A

CENTRAL:

BROWN,

THEODORE,

LEMAY,

H.

EUGENE.

Grupo

Pr

ent

i

ce

Hal

l

,

Hi

spanoamer

i

cana

S.

A.

Méxi

co.

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QUI

MI

CA

GENERAL:

WHI

TTEN,

KENNET;

GAI

LEY,

KENNET;

DAVI

S

RAYMOND.

Ed.

Mc

Gr

aw Hi

l

l

.

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amer

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cana

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Méxi

co.

España.

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LA

CI

ENCI

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DE

LOS

MATERI

ALES:

WI

LLI

AM,

DONALD.

Grupo

Edi

t

ori

al

I

ber

oaméri

ca.

Méxi

co

@

Referencias

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