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Química
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NDICE
Prctica Contenido Pg.
Unidad I Mtodos Qumicos Cualitativos
1 Tratamiento de Datos 4
2 Uso del Material de Laboratorio 25
3 Identificacin de Sustancias y Propiedades Fsicas 31
4 Reacciones Qumicas 51
5 Tcnicas de Separacin de Mezclas 66
6 Sustancias en la Vida Diaria 78
Ingeniera Qumica Academia de Ciencias Bsicas
1
SEGURIDAD EN EL LABORATORIO E
INSTRUCCIONES DE TRABAJO
El laboratorio puede pero no necesariamente ser un lugar peligroso.
Cuando se toman las precauciones y se tiene un entendimiento de las tcnicas
a utilizar, el laboratorio no es ms peligroso que cualquier otro saln de clase.
La mayora de las precauciones son slo prcticas de sentido comn. Aqu
veremos las siguientes:
1. Usar apropiada proteccin para los ojos todo el tiempo mientras estn en el
laboratorio. La seguridad de la proteccin para los ojos puede ir desde
lentes inastillables hasta lentes que protegen en ambos lados. El laboratorio
tiene una fuente para el lavado de ojos disponible para su uso. En el caso de
que una sustancia qumica salpique cerca de tus ojos, debers usar esta
fuente despus que el material haya corrido en tus anteojos y tus ojos.
2. Usar zapatos cerrados todo el tiempo.
3. Comer, beber y fumar est estrictamente prohibido en el laboratorio todo el
tiempo.
4. Saber cundo y cmo usar el equipo de seguridad y el equipo de primeros
auxilios.
5. Considerar que todas las sustancias qumicas son peligrosas; es necesario
disponer de ellas bajo supervisin.
6. Si las sustancias qumicas estn en contacto con tu piel o tus ojos, lavar
inmediatamente con gran cantidad de agua y consultar con el instructor del
laboratorio.
7. Nunca pruebes nada. Nunca huelas directamente alguna sustancia, con tu
mano acerca un poco del aroma pero evita acercar por completo la nariz.
8. Ten una capucha en cualquier reaccin.
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9. Nunca apuntes un tubo de ensayo hacia a ti o a tu vecino ya que puede
explotar como un giser.
10. No hagas ningn experimento sin autorizacin.
11. Si se rompe algn material de vidrio limpia inmediatamente.
12. Siempre pon cidos en agua, no agua en el cido, porque el calor de la
solucin puede causar ebullicin y el cido te puede salpicar.
13. Slo talla tus ojos si sabes que tus manos estn limpias.
14. Cuando insertes un tubo de vidrio o termmetros en un tapn, lubrica el
tubo y el hoyo del tapn con glicerina o agua. Mantenlo con una toalla y
sostenlo hasta que empieces a insertarlo. No lo presiones. Finalmente
remueve el exceso de lubricante con una toalla.
15. NOTIFICA AL INSTRUCTOR EN CASO DE ALGN ACCIDENTE.
16. Los reactivos ms comunes son, por ejemplo: alcohol, acetona y
especialmente ter, los cuales son altamente inflamables. No uses ninguno
de ellos cerca de flamas encendidas.
17. Observa todas las precauciones mencionadas en los experimentos.
18. Aprende la localizacin de las reas de proteccin de fuego.
19. Cuando sea posible, utiliza mejor placas de calentamiento en lugar del
mechero Bunsen.
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3
INSTRUCCIONES BSICAS PARA TRABAJO EN EL LABORATORIO.
1. Lee las instrucciones antes de que entres al laboratorio.
2. Trabaja independientemente a menos que se te indique otra cosa.
3. Apunta tus resultados directamente en la hoja de reporte o en tu libreta de
apuntes. Evita utilizar trozos de papel para tomar anotaciones.
4. Trabaja conscientemente de tal manera que puedas evitar accidentes.
5. No dejes tapones de frascos de reactivos en la mesa, sostenlos en las
manos mientras retiras el reactivo que necesitas. El instructor de laboratorio
te ensear cmo hacer esto.
6. Deja los frascos de reactivos en un lugar seguro donde puedan
encontrarlos tus compaeros.
7. NUNCA REGRESES REACTIVOS AL FRASCO DE REACTIVOS.
8. Usa slo la cantidad de reactivo necesario, evita los excesos.
9. Cuando se tenga la instruccin de usar agua en los experimentos usa agua
destilada a menos que se te indique lo contrario.
10. Mantn tu rea de trabajo limpia.
11. No pidas aparatos prestados de otras mesas, si necesitas equipo extra,
solictalo al almacn, es probable que tengan lo que necesites.
12. Cuando peses no pongas las sustancias directamente en la balanza, usa
un vidrio de reloj o algn material de vidrio para contenerlas.
13. No peses objetos calientes o hmedos. Los objetos deben estar a la
temperatura del laboratorio.
14. No pongas objetos calientes en la orilla de la mesa.
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PRCTICA NO. 1
TRATAMIENTO DE DATOS
OBJETIVO
Manejar los datos e interpretar la informacin obtenida en un experimento.;
dndole un tratamiento adecuado a los datos y representar la informacin
grficamente.
FUNDAMENTO
La Qumica es una ciencia experimental. Por esta razn la mayora de los
laboratorios llevan a cabo investigaciones y descubrimientos en un laboratorio a
travs de un proceso llamado Mtodo Cientfico. En el mtodo cientfico, se
identifica el problema de inters a investigar, y se disea el experimento. Los
datos (las mediciones experimentales) se recopilan. Los datos son entonces
organizados, analizados y utilizados para esbozar generalidades y luego Leyes.
Esas leyes se construyen a travs de hiptesis, las cuales son continuamente
probadas. Si son apoyadas las hiptesis se convierten en Teoras.
Debe quedar muy claro que la fuerza de nuestras leyes, hiptesis y teoras
estn directamente relacionadas con la calidad y cantidad de datos que hemos
recopilado. Esto deja algunas preguntas interesantes.
Cul es la mejor forma de expresar los datos para que puedan ser
fcilmente entendidos?
Qu tan exactas son las mediciones experimentales?
Qu tan repetitivos y reproducibles son los datos y el mtodo utilizado?
Cuntos datos deben recopilarse para que una ley sea formulada o para
poder hacer una conclusin?
Cul es la mejor forma de presentar los datos y qu orientacin y
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5
relaciones deben hacerse?
Cada una de estas preguntas debe plantearse antes de efectuar un trabajo
experimental.
NOTACIN CIENTFICA
Los datos numricos obtenidos en las mediciones qumicas pueden caer en un
amplio rango de valores.
La masa de una molcula de oxgeno es 0.000000000000000000000053 g. El
nmero de molculas de oxgeno en un mol es
602,000,000,000,000,000,000,000. Ninguno de esos nmeros es
particularmente conveniente para trabajar con ellos, contienen muchos ceros.
Observamos que en Qumica no siempre es conveniente expresar las
mediciones usando nmeros "planos.
Los qumicos a menudo utilizan diferentes formas para escribir nmeros muy
grandes o muy pequeos, una de ellas es la Notacin Cientfica. En notacin
cientfica los nmeros se escriben a.aaa x 10x, como potencia de diez. El
nmero a.aaa se llama coeficiente y x es llamado el exponente.
Considera el nmero 1000. Este nmero es el producto de 10 x 10 x 10 y por lo
tanto puede escribirse como 1 x 103.
Observa que esto puede hacerse ms fcilmente (y no involucra factores)
moviendo el punto decimal al final del nmero tres lugares a la izquierda hasta
obtener un nmero entre 1 y 10. El nmero de lugares movidos hacia la
izquierda del punto decimal es el valor del exponente x.
Entonces podemos expresar en notacin cientfica los siguientes nmeros:
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6
145 = 1.45 x 102 95,134 = 9.5134 x 104 3,567,000 = 3.567 x 106
Si el nmero es menor que 1, se requiere mover el punto decimal a la derecha
hasta encontrar un nmero entre 1 y 10. El nmero de lugares que se movi el
punto decimal a la derecha es el valor negativo del exponente. Por ejemplo el
nmero 0.0015 es 1.5 x 10-3. La regla es, cuando el punto decimal se mueve a
la izquierda, el exponente avanza por cada uno de los lugares movidos, si el
punto decimal se mueve a la derecha, el exponente retrocede por cada uno de
los lugares movidos.
Cuando sumamos o sustraemos nmeros en notacin cientfica, todos los
nmeros deben tener la misma potencia y exponente. Supn que deseamos
sumar el nmero 3.51 x 103 y 1.2 x 102. Debemos escribir a ambos en la misma
potencia, entonces debemos cambiar el 3.51 x 103 a 35.1 x 102, moviendo el
punto decimal un lugar a la derecha o bien, escribir 1.2 x 102 como 0.12 x 103
moviendo el punto decimal un lugar a la izquierda.
Seleccionando la segunda opcin:
3.51 x 103
+ 0.12 x 103
3.63 x 103
Observa que el nmero es sumado o restado, el exponente permanece igual.
Cuando multiplicamos nmeros en notacin cientfica, los coeficientes se
multiplican y los exponentes se suman. Entonces cuando 2 x 105 se multiplica
por 3 x 103 el resultado es 6 x 108. Similarmente cuando dividimos nmeros en
notacin cientfica, los coeficientes se dividen y los exponentes se restan.
Entonces cuando 9 x 106 es dividido por 3 x 102, el resultado es 3 x 104.
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EXACTITUD, PRECISIN E INCERTIDUMBRE
Exactitud se define como el valor determinado experimentalmente ms
cercano al valor real. Supn que se midi la masa de un objeto de 1.00 g y los
valores obtenidos fueron 0.98, 0.99, 0.98, 1.01 y 1.00. Sus valores podran
considerarse como razonablemente exactos, tanto como se acerquen al valor
real de 1.00 g.
Existe una incertidumbre asociada con cualquier medicin, debido al cuidado
con el cual se calibraron los aparatos medidores y como se tomaron las
lecturas.
Tpicamente, la incertidumbre es 0.5 en el ltimo dgito calibrado. Algunas
lecturas de material de vidrio pueden estimarse con una incertidumbre algo ms
pequea.
DISPOSITIVO DE MEDICIN INCERTIDUMBRE
Balanza (de triple rayo) 0.05 g
Balanza analtica 0.00005 g
Probeta graduada de 100 mL 0.5 mL
Probeta graduada de 10 mL 0.05 mL
Bureta de 25 mL 0.02 mL
Matraz volumtrico de 25 mL 0.02 mL
Pipeta de 1 mL graduada en centsimos 0.002 mL
Precisin se refiere a que tan reproducible es una medicin. Supn que tuviste
mucho cuidado en medir 10 veces la longitud de un objeto en particular, con
una regla, y en cada ocasin obtuviste el resultado de 3.45 cm. El valor 3.45
cm. puede ser considerado como de gran precisin.
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8
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
fr
ec
ue
nc
ia
2.00 2.05 0
0,5
1
1,5
2
2,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
fr
ec
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
fr
ec
ue
nc
ia
2.00 2.05
Considera los siguientes datos, obtenidos por los estudiantes A, B y C, quienes
pesaron el mismo objeto 12 veces:
A B C
2.03 1.95 2.01
2.01 1.99 2.00
2.04 2.08 2.02
2.02 2.11 2.00
2.03 2.05 2.00
2.04 2.03 1.99
2.02 2.01 2.01
2.03 2.00 2.00
2.03 2.03 1.99
2.05 2.06 2.01
2.03 2.01 1.98
2.05 2.05 2.00
Una aproximacin simple para determinar la precisin de esas mediciones es
graficar el nmero de veces que cada valor de peso sucede (eje y) contra el
peso (eje x) y observa cmo se ajustan en grupos las lecturas. Los resultados
se muestran en la figura 1.
Como se puede ver, A y C son ms precisos que B. Ahora podemos contestar
la pregunta: cuntos datos necesitamos reunir para que se formule una ley o
se pueda hacer una conclusin? En los casos A y C parece que se reunieron
suficientes puntos y los datos estn razonablemente centrados alrededor del
valor principal. En el caso B se requieren ms datos pues hay un nmero
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insuficiente de datos y los puntos convergentes.
Observa que exactitud y precisin no significan la misma cosa. La regla usada
en los prrafos anteriores pudo estar deformada, dando lecturas alejadas del
valor exacto o verdadero. No obstante las mediciones podran ser
reproducibles, o precisas.
DESVIACIN ESTANDAR
El mtodo ms comn para determinar la precisin de una serie de mediciones
se llama desviacin estndar, s. La ecuacin para la desviacin estndar es:
1/2
nxxs prom
Donde xprom es el valor promedio de las mediciones, es la suma de la
diferencia del valor menos el valor promedio elevado al cuadrado y n es el
nmero de mediciones
Es tedioso utilizar esta ecuacin, pero existe un mtodo equivalente que utiliza
la siguiente ecuacin:
1
/22
n
nxxs
Para ilustrarlo, supongamos que pesas un nmero de muestras de suelo y
obtienes pesos de 150, 162, 160 y 152 g. cul es la desviacin estndar de la
muestra? Usando la ecuacin de arriba, primero debes sumar las mediciones
as como sus cuadrados:
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10
X Xprom
150 25500
162 26244
160 25600
152 23104
x=624 x2=97448
Observa que n=4; sustituyendo en la ecuacin anterior:
g
s
88.567.34
3
4/624974482
La desviacin estndar est relacionada con la probabilidad. Hay un 68 % de
probabilidad de obtener un valor entre una desviacin estndar del valor
promedio, un 95 % de probabilidad de obtener un valor entre 2 desviaciones
estndar y un 99.7 % de probabilidad de obtener un valor entre 3 desviaciones
estndar. Entonces, de un grupo de 100 qumicos, 68 de ellos pueden obtener
una lectura de 156 5.8 g, 95 de ellos pueden obtener lecturas de 156 11.8 g,
etc.
Una forma ms significativa de expresar la desviacin estndar es calcular la
desviacin estndar relativa (DSR) la cual expresa a s como un por ciento del
valor promedio.
En el ejemplo dado, la DSR es el 3.77 % del promedio, significa que los valores
medidos se acercan al promedio; pero si s = 5.88 cuando pesamos un grupo
diferente de muestras donde el promedio es 25.8 g, la DSR podra ser 22.8 %
en cierto modo preciso, an a pesar de que s tiene el mismo valor. En la
mayora de los experimentos debe obtenerse una desviacin estndar relativa
menor del 5 %.
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En mediciones cientficas obviamente nos esforzamos porque los datos sean
exactos y precisos al mismo tiempo. Cmo podemos asegurarnos que se
obtenga esa seleccin de datos?
Primero, cuando un fenmeno es investigado, debern hacerse varias corridas
y por duplicado. Segundo, muchas veces el fenmeno puede ser investigado en
ms de una forma, en el caso de que un tipo de medicin no d un valor exacto.
Existen muchos casos donde los resultados obtenidos de una manera se
invalidan debido a alguna influencia externa que el investigador no tom en
consideracin.
CIFRAS SIGNIFICATIVAS
La incertidumbre de una medicin puede representarse por el nmero de cifras
significativas en el valor escrito. Las cifras significativas que ms hay en un
nmero dado, y en qu numero hay menos incertidumbre.
Entonces cmo debemos determinar el nmero de cifras significativas en una
medicin dada?
En una medicin de laboratorio el nmero de cifras significativas es el nmero
de cifras en la medicin en las que se est seguro. Supongamos que t ests
midiendo el volumen de solucin en una probeta graduada, que est calibrada a
dcimas de mililitro. T puedes tomar una lectura de 63.54 mL donde puedes
estimar el dgito final entre las dos marcas proyectadas en la probeta. Cuntas
de esas cifras son realmente significativas? Slo de 3 tenemos certeza (62.5), y
de todos modos hay algo de incertidumbre en el ltimo dgito. Entonces
propiamente, el nmero de cifras significativas en esta medicin es 3. Es comn
en la prctica incluir el primer dgito no significativo en clculos para vencer la
incertidumbre con el redondeo. Sin embargo, cuando los clculos estn
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completos, los dgitos inciertos deben excluirse.
Muchas veces un qumico es llamado para analizar los datos de otra gente.
Cmo debemos conocer, en este caso, cuntas cifras significativas estn
presentes en un nmero?
Para nmeros con punto decimal la regla dice: todos los dgitos son
significativos excepto los ceros a la izquierda del dgito no-cero ms a la
izquierda. Por ejemplo 0.0015 tiene 2 cifras significativas y no 4 5.
Los nmeros sin punto decimal son un poco engaosos. Si terminan en cero(s),
por ejemplo, en 12 500 son significativos los ceros, o no?, normalmente se
asume que los ceros de este tipo no son significativos, a menos que se indique
de alguna manera. La forma ms comn de indicar significancia es usar
notacin cientfica. Si el cero es colocado en el 10 fue significativo en 12500,
pero no el cero colocado en el 1, este nmero puede escribirse como1.250 x
104, quedando claro que son 4 las cifras significativas. Cuando se reporta un
promedio de varias mediciones directas, el nmero de cifras significativas es el
de la medicin individual.
En clculos, existen dos reglas importantes para cifras significativas, una para
sumas y restas y otra para multiplicaciones y divisiones. Cuando sumamos o
restamos nmeros, se retienen todas las cifras significativas en el clculo total,
entonces para ser precisos redondeamos el ltimo valor (o sea el resultado final
de la operacin).
Supongamos que anotaste la cantidad relativa de luz absorbida para una serie
de soluciones de concentracin conocida. En la realizacin de los clculos de
esos datos las concentraciones y absorciones pueden sumarse primero:
Concentracin 1.24 x 10-4
3.00 x 10-4
6.00 x 10-4
1.10 x 10-3
Absorbancia 0.010 0.026 0.53 1.1
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Convertir el 1.10 x 10-3 a 11.0 x 10-4, sumamos las concentraciones y
obtenemos un resultado de 21.24 x 10-4. La ltima cifra precisa de los valores
es 11.0x 10-4, y la suma se redondea, resultando 2.21 x 10-4 2.12 x 10-3. As
mismo la suma de las absorbancias, propiamente redondeada es 1.7, y no
1.666.
Cuando restamos, la respuesta puede tener menos cifras significativas que el
nmero inicial. Veamos la masa de un filtro que pes 25.8367 g y se us para
recolectar un producto, se sec y volvi a pesar, y la masa final fue 26.2391g.
Esa masa tiene 6 cifras significativas, y cada una es precisa en 0.0001. La
diferencia es 0.4024 g, la cual tiene la misma precisin. Observa que esta tiene
slo 4 cifras significativas. No se le pueden agregar ms ceros para obtener
ms cifras significativas.
Cuando multiplicamos y dividimos, el nmero de cifras significativas en la
respuesta ser igual al menor nmero de cifras que presente uno de los
valores.
Consideremos que el producto recolectado pes 0.4024 g y tiene un peso
molecular de 392.18 g/mol. Para calcular el nmero de moles, debemos dividir
la masa entre el peso molecular, el resultado que se obtiene es 1.026059462 x
10-3. Cuntas cifras significativas debes reportar? De los dos nmeros
originales de masa tiene 4 cifras significativas, y el PM tiene 5, es apropiado
reportar el resultado como 1.026 x 10-3, 4 cifras significativas.
Cuando tengas una combinacin de suma/resta, multiplicacin/divisin, ambas
reglas deben ser usadas. Si combinamos los dos clculos previamente dentro
de una ecuacin, tenemos:
(26.2391 g 25.8367 g)/392.118 g/mol
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Observa que cada trmino en el numerador tiene 6 cifras significativas y el
denominador tiene 5, y esto puede parecer que la respuesta debe tener 5 cifras
significativas. Sin embargo, observa que el numerador tiene una resta
previamente, y el resultado de esta, tiene slo 4 cifras significativas. Entonces la
respuesta debe tener slo 4 cifras significativas.
GRAFICANDO DATOS
Generalmente se prefieren las grficas como mtodo de exposicin en el
anlisis de datos qumicos, esto nos da una representacin visual del material.
A menudo es difcil reconocer y relacionar los datos escritos, en cambio estas
relaciones son ms fciles de ver en una grfica.
Una grfica ilustra la forma en la cual una propiedad de una sustancia cambia
cuando alguna otra propiedad experimenta un cambio controlado. Muchas
prcticas de laboratorio involucran la elaboracin de grficas, por ejemplo como
cambia el volumen (y) de una masa fija de gas a presin constante en funcin
de la temperatura (x), otro ejemplo puede ser la grfica de cmo cambia la
absorbancia (y) con la concentracin a una longitud de onda fija. Existen varios
elementos que forman una grfica. Generalmente las grficas de datos
qumicos usan un sistema de ejes x, y, donde el origen empieza en el punto
(0,0). Este punto no siempre se incluye en las grficas. Si la grfica se
construye a mano debe ser sobre papel milimtrico. Existen programas para
computadora que grafican. Algunos instrumentos de laboratorio proporcionan
sus datos en forma directamente grfica.
En el laboratorio al graficar datos, primero debemos dibujar o subrayar las
coordenadas de la grfica. Primero examinamos el rango de valores de x e y, y
hacemos la escala para cada eje. Las mejores grficas usualmente ordenan los
valores de x e y, del ms pequeo al ms grande. A menudo es til expresar
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todos los valores para un eje en la misma potencia de 10 para evitar errores de
escala. Debes asegurarte de que todos los datos se encuentran tambin en la
grfica. Trata de evitar acmulos de puntos, para obtener una lnea vertical u
horizontal (a menos de que se trate de mostrar que una de las variables es una
constante).
Etiqueta los ejes con lo que representan, incluyendo las unidades, cuando
detalle a una escala con potencias de 10 puede ser muy confuso escribir todos
los exponentes sobre la escala. Un mtodo ms conveniente es multiplicar
todos los datos de la variable por alguna potencia de 10, e incluir la notacin en
la etiqueta del eje. Por ejemplo, supone que el eje x de una grfica es de
concentracin de Fe+2, con valores de 2 x 10-4, 4 x 10-4, 6 x 10-4 y 8 x 10-4 M. Es
ms conveniente multiplicar todos los valores por 104. Ahora la escala tendr
valores de 2, 4, 6 y 8 y la etiqueta del eje podra ser Concentracin de Fe+2, M
x 104 (significa que los valores sobre el eje son 104 veces el valor actual).
Un punto es un par de datos (x, y), dibujados en tu grfica. Despus de graficar
todos los datos, se dibuja una lnea recta o curva. La lnea o curva no
necesariamente debe tocar todos los puntos graficados. Para calcular la
pendiente sobre la grfica, selecciona 2 puntos sobre la lnea y cuidadosamente
lee las coordenadas x e y, reteniendo cualquier potencia de 10.
Calcula la pendiente:
m = (y2 y1)/(x2 x1)
Usa esta pendiente y uno de los puntos de los datos para calcular b:
b = y1 mx1
Considera los valores que calculaste: Se parecen a los que graficaste?. Las
grficas de lneas rectas son las ms utilizadas en el anlisis de datos qumicos,
en ellos se pueden hacer fcilmente interpolaciones. A menudo los datos brutos
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no dan una lnea recta cuando se grafican las 2 variables. Pero usualmente
estos datos pueden alinearse o transformarse para dar una relacin lineal. La
transformacin es una manipulacin matemtica de una variable (x), por
ejemplo el cuadrado (x2), tomando su inversa (1/x), su variable logaritmo (ln x) o
alguna otra funcin matemtica. Algunas veces ambas variables necesitan ser
transformadas para dar una relacin lineal. Si y es la cantidad que se est
graficando sobre el eje de las y y x es la cantidad graficada sobre el eje de la x,
la ecuacin de la lnea resultante es:
y = m x + b
donde m es la pendiente de la lnea, b es el punto de interseccin al eje y.
A continuacin se muestran algunos ejemplos tomados de experimentos:
1. Se registra la presin (P) y el volumen (V) para 0.100 mol de gas a
temperatura ambiente cuando P (eje y) se grafica contra V (eje x), no se
obtiene una lnea recta, sino una hiprbola. Esto puede hacerse lineal
transformando P a su inverso y graficando este contra V. Por lo tanto la
ecuacin lineal resultante es:
1/P=m V + b
De la grfica siguiente, se ve fcilmente que la y intercepta en cero.
1
10 V
P
0
0
1
10
1/P
0
0
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2. El porcentaje de transmitancia (%T) registrado para soluciones de
diferentes concentraciones. Una grfica de %T (eje y) contra
concentraciones (eje x) no es lineal. La grfica puede linearizarse calculando
absorbancia (igual a 2 log %T), y graficando la absorbancia (eje y) contra
la concentracin (eje x). Otra vez b est cerca de 0.
La ecuacin resultante es:
Abs = m (concentracin) + b
3. La constante de velocidad k se determina a diferentes temperaturas en
un experimento de cintica. La grfica se hace lineal, transformando ambos
volmenes y graficando log k (eje y) como una funcin de 1/T. Observa que
aqu la y no intercepta al cero.
100
0.010 Concentracin
%T
0
0
2
0.010 Concentracin
Ab
s
0
0
10
310 T
k
0
0
1
3.6 1/T x 10
3
Lo
g k
0
0
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Algunas grficas no pueden hacerse lineales, cuando no hay transformaciones
que linealicen los datos. Debe hacerse una extrapolacin sobre la grfica no
lineal. Enseguida se muestran 2 ejemplos muy comunes:
1. Para calcular la entalpa molar, se registra la temperatura (T) y se grafica
contra el tiempo transcurrido. Se dibuja una lnea recta de la parte
relativamente lineal de los datos despus de que la temperatura pico ha
empezado a regresar a la temperatura ambiente. Generalmente hay unos
cuantos puntos arriba o debajo de la lnea, que debern ignorarse al dibujar
la lnea, ello representa que la reaccin a la mezcla fueron incompletas. La
lnea se extiende al tiempo de mezcla (0 min) para extrapolar la
temperatura que podra haber sido observada si hubiera ocurrido una
reaccin espontnea.
La temperatura a la cual la lnea corregida intercepta el eje de las y (tiempo de
mezcla) da el valor de T min. Esto se grafica enseguida.
10
310 T
k
0
0
1
3.6 1/T x 10
3
Lo
g k
0
0
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T para la reaccin es la temperatura extrapolada, T min menos la T inicial, como
se mostr. T puede ser positiva o negativa, dependiendo si la muestra se
calienta o se enfra.
2. Un cido dbil se titula con hidrxido de sodio, y la titulacin se monitorea
con un pHmetro. Los datos recopilados son pH como una funcin de
volumen de NaOH agregado. La tpica grfica obtenida se muestra en la
figura de abajo.
Se dibuja una curva a travs de los puntos. El rea importante de la curva es
donde hay una rpida elevacin de pH al agregar un pequeo volumen de
mL de NaOH
Punto de
equivalencia
TIEMPO (MIN)
Tin
Tmin
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NaOH. A sto se le llama punto de equivalencia. El punto de equivalencia
exacto se toma a la mitad del brusco salto. De este punto bajamos una lnea
vertical al eje de las lneas x, y leemos el volumen de NaOH (1.0 mL en este
ejemplo). Esta grfica no es lineal, y no se transformar a lineal.
CONCLUSIONES
En esta prctica hemos introducido algunos de los conceptos bsicos de
acuerdo a nmeros en trminos de notacin cientfica, cifras significativas,
exactitud, precisin y la exposicin de datos numricos usando grficas.
Estamos seguros de que si entendiste el qu, quin, cundo, por qu, dnde y
cmo de los nmeros, t progresars a lo largo del camino cientfico y te ser
placentero.
PREGUNTAS DE REPASO
1. Escribe los siguientes nmeros en notacin cientfica
a) 0.0045
b) 1315.88
c) 132000
2. Determina el nmero de cifras significativas en cada uno de los
siguientes nmeros
a) 321.55
b) 320
c) 0.0054
d) 320.040
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3. Los siguientes datos se obtuvieron para la presin de vapor del CCl4
P, bar 0.044 0.075 0.122 0.190 0.288 0.422 0.601 0.829 1.124
T, K 273 283 293 303 313 323 333 343 353
Realiza una grfica del ln P (eje y) vs 1/T (eje x), y determina la pendiente y la
interseccin. La temperatura de ebullicin es la temperatura a la cual la presin
de vapor es igual a 1.00 bar. Da la pendiente y la interseccin de y, y encuentra
el punto de ebullicin del CCl4.
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PREGUNTAS DE REPASO
4. Escribe los siguientes nmeros en notacin cientfica
d) 0.0045
e) 1315.88
f) 132000
5. Determina el nmero de cifras significativas en cada uno de los
siguientes nmeros
e) 321.55
f) 320
g) 0.0054
h) 320.040
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DIAGRAMA DE FLUJO
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DIAGRAMA DE FLUJO
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PRCTICA NO. 2
USO DEL MATERIAL DE LABORATORIO
OBJETIVO
Manejar y reconocer adecuadamente el material volumtrico y gravimtrico
usado frecuentemente en los laboratorios.
FUNDAMENTO
En el laboratorio de qumica se llevan a cabo experimentos en condiciones
controladas. Por medio de este tipo de pruebas se pueden comprender varios
principios tericos vistos en clase, entre ellos las leyes de la qumica. En la
mayora de los casos, se requiere la adicin de cantidades muy precisas de
diversos reactivos para poder efectuar una reaccin qumica, por lo que es
necesario medir con una elevada precisin la masa o el volumen exacto de
dichos reactivos.
Los materiales de laboratorio pueden ser de vidrio, metlicos, y de plstico o
madera. Aquellos que estn fabricados a partir de vidrio deben tratarse con
sumo cuidado, debido a que son frgiles y pueden quebrarse; en algunos casos
se trata de materiales costosos que no pueden reponerse con facilidad. En
muchos casos los materiales de vidrio estn fabricados con borosilicatos, los
cuales les confieren la capacidad de sufrir calentamientos elevados o
exponerse a cambios fuertes de temperatura sin riesgo de sufrir fracturas. Los
materiales metlicos y de madera por lo general estn diseados para recibir un
uso ms rudo, sin embargo si se descuidan pueden ser fuentes de peligro, por
ejemplo materiales como anillos para soporte o tripis pueden calentarse al
estar en contacto con el mechero y quemar la piel si se toman con las manos
sin precaucin.
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Los materiales de vidrio ms utilizados en el laboratorio son los vasos de
precipitados, matraces Erlenmeyer, probetas, tubos de ensayo, pipetas, tubos
capilares, entre otros. Un ejemplo de estos materiales se encuentra en la
siguiente tabla.
Tabla 1. Materiales de vidrio de uso comn en el laboratorio.
Nombre Material Nombre Material
Vaso de
precipitados
Pipetas
Matraz
Erlenmeyer
Tubos
capilares
Probeta
Vidrio de reloj
Tubos de ensayo
Matraz bola
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Los materiales de vidrio pueden tener diferentes capacidades, desde 5 o 10 mL
para pruebas a escala micro, hasta 1 o 2 L para pruebas de laboratorio que
ocupen volmenes mayores.
No todos los materiales de vidrio tienen la misma utilidad: algunos sirven
simplemente para albergar reactivos, otros se utilizan preferentemente para
agitar, algunos ms para medir con mucha precisin los volmenes de reactivos
lquidos utilizados.
Los vasos de precipitados son ampliamente utilizados para albergar reactivos
antes de utilizarlos en reacciones cuantitativas, en baos de agua caliente, o
para ciertas reacciones que se calientan directamente a la llama. Los tubos de
ensayo tambin albergan reactivos, pero por lo general en escala ms pequea;
su forma alargada permite observar con facilidad la formacin de precipitados y
llevar a cabo decantaciones.
Los matraces Erlenmeyer le deben su nombre a Emil Erlenmeyer, cientfico
alemn que los invent en 1861; son excelentes materiales para agitar, por lo
cual su uso es muy extenso en titulaciones de todo tipo. Tambin se utilizan
para calentar lquidos, y para preparar cultivos microbianos en microbiologa.
Las pipetas sirven para la medicin de volmenes y pueden ser, en general, de
dos tipos: serolgica o volumtrica. El primer tipo sirve para realizar mediciones
que no requieran mucha precisin (en anlisis cualitativos) mientras que el
segundo tipo permite tener una elevada precisin en las mediciones (en anlisis
cuantitativos). Para poder medir un volumen con una pipeta es necesario
succionarla por medio de un material principalmente de hule conocido como
propipeta o pera de succin. JAMS debe succionarse con la boca, ya que en
muchos casos se requiere medir el volumen de sustancias altamente voltiles y
txicas.
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Los materiales metlicos o de madera ms comunes son la gradilla, la esptula,
el soporte universal, los anillos para soporte, la tela de asbesto, las pinzas para
tubo, entre otros. Estos materiales aparecen ilustrados en la siguiente tabla.
Tabla 2. Materiales metlicos o de madera de uso comn en el laboratorio.
Nombre Material Nombre Material
Gradilla
Soporte
universal
Esptula
Anillo para
soporte
Tela de
asbesto
Pinzas para
tubo
El material metlico ms ampliamente utilizado en el laboratorio es el soporte
universal, ya que permite tener fijo material de vidrio para aplicaciones sencillas
como baos de agua hasta procedimientos ms complicados como
destilaciones. El soporte universal es acompaado por lo general de pinzas
metlicas como los anillos para soporte o las pinzas para soporte. Estos
materiales permiten fijar el material de vidrio y tenerlo suspendido a cierta altura
de la mesa de laboratorio.
Estos son solo algunos de los materiales ms utilizados en el laboratorio,
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29
siempre es necesario tener en cuenta que gran parte de las herramientas son
frgiles y, por lo tanto, es indispensable tener mximo cuidado al manipularlas,
especialmente cuando no se tiene experiencia en laboratorios.
Adems es necesario mantener las reglas de seguridad e instrucciones del
laboratorio, que aparecen en las primeras tres pginas del manual.
En esta prctica se estarn utilizando una variedad de material de vidrio y
metlico, adems de la medicin de ciertos volmenes de lquidos. Esta ltima
actividad permitir la generacin de datos que se utilizarn para calcular
promedios, desviaciones estndar y desviaciones estndar relativas.
METODOLOGA
a) Medicin precisa de volmenes.
1. En un matraz Erlenmeyer de 250 mL, agrega con precisin 50 mL de
agua. Vaca el contenido del matraz a una probeta de 100 mL. Anota el
volumen que registra la probeta. Repite esta operacin tres veces.
2. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero sustituye el
matraz Erlenmeyer por un vaso de precipitados. Repite por triplicado la
operacin, y anota los volmenes registrados en la probeta en tu diario
de laboratorio.
3. Con una pipeta serolgica de 10 mL, mide 5 mL de agua. Vaca el lquido
en una probeta de 25 mL. Repite la operacin tres veces, y anota los
resultados.
4. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero sustituye la
pipeta serolgica por una pipeta volumtrica de 5 mL.
5. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero sustituye la
pipeta volumtrica de 5 mL por cinco pipetas volumtricas de 1 mL.
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b) Uso de la balanza granataria.
6. Localiza el tornillo de ajuste (del lado izquierdo de platillo) y gralo hasta
que coincidan las marcas mvil y fija.
7. Coloca en el plato un vidrio de reloj y psalo. Registra el valor en
gramos. Repite la operacin por triplicado.
8. Agrega 5 gramos de NaCl sobre el vidrio de reloj. Registra el nuevo valor
de masa. Repite tres veces esta operacin.
9. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero ahora agrega 10
gramos de NaCl.
10. Dibuja la balanza granataria, sealizando sus partes.
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PRCTICA NO. 3
IDENTIFICACIN DE SUSTANCIAS Y
PROPIEDADES FSICAS
OBJETIVO
Cuantificar mediante procedimientos usuales las propiedades fsicas y utilizar
esas propiedades para identificar sustancias.
MATERIAL
Balanza
Vaso de precipitados de 250 mL
Matraz Erlenmeyer 50 mL
Probeta graduada 10 mL
Tubo de ensayo grande
Tubo de ensayo chico
Esptula
Pipeta 10 mL
Pipeta 5 mL
Tripi
Soporte
Anillo de acero para soporte
Pinzas
Tela de alambre
Termmetro
Tapones No. 3
Agitador
Tubos capilares
Vaso de precipitados 50 mL
Mechero c/ manguera
Vidrio de reloj
propipetas
tapn bihoradado
REACTIVOS
15 mL de alcohol etlico
20 mL de ciclohexano
Naftaleno
Cloroformo
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FUNDAMENTO
Las propiedades son caractersticas de una sustancia con las cuales se
identifica y se distinguen unas de otras sustancias. La identificacin directa de
una sustancia puede hacerse mediante un simple examen de ella. Por ejemplo
vemos color, tamao, textura, forma; tambin podemos olerlas y discernir una
variedad de sabores. Tambin podemos distinguir el cobre de otros metales
basndonos en su color.
Las propiedades fsicas son aquellas propiedades que pueden ser observadas
sin alterar la composicin de las sustancias. Mientras es difcil asignar valores
definitivos a propiedades como el color y el olor, otras propiedades fsicas tales
como puntos de fusin, ebullicin, solubilidad, densidad, viscosidad e ndice de
refraccin, pueden expresarse cuantitativamente. Por ejemplo el punto de
fusin del cobre es 1087 C y su densidad es de 8.96 g/cm3.
Una combinacin especfica de propiedades es nica para una sustancia dada,
entonces es posible identificar a la mayora de las sustancias si hacemos una
determinacin cuidadosa de varias propiedades. Esto es muy importante ya que
en los grandes libros ha sido resumida una lista de caractersticas de las
propiedades de las sustancias ms conocidas. Hubieron muchos cientficos, los
ms notables fueron los cientficos alemanes que durante la ltima parte del
siglo XIX y al empezar el XX gastaron sus vidas enteras estudiando las
sustancias, esto se puede encontrar en compendios como son los Handbooks
de Qumica y Fsica.
En esta prctica usars las siguientes propiedades a identificar con cosas
desconocidas para ti: solubilidad, densidad, punto de ebullicin y de fusin. La
solubilidad de una sustancia en un solvente a una temperatura especfica es el
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33
peso mximo de la sustancia que se disuelve en un volumen determinado de
solvente (usualmente 100 mL 1000 mL). Esto se encuentra tabulado en
handbooks en trminos de gramos por 100 mL de solvente; el solvente ms
comnmente usado es el agua.
La densidad () de una sustancia es definida como masa por unidad de
volumen:
V
m
El punto de fusin o de congelacin corresponde a la temperatura en la cual los
estados lquido y slido de una sustancia estn en equilibrio. Estos trminos se
refieren a la misma temperatura pero difieren levemente en su significado. El
punto de congelacin es la temperatura en la cual se alcanza un equilibrio entre
la fase lquida y la fase slida de una sustancia: es decir cuando empieza a
aparecer slido en el lquido.
El punto de fusin es la temperatura en la cual se alcanza un equilibrio entre la
fase slida y la fase lquida de una sustancia: es decir cuando el lquido
empieza a aparecer en el slido.
Se dice que un lquido hierve cuando se forman burbujas de vapor que se
elevan rpidamente a la superficie y se rompen. Cualquier lquido en contacto
con la atmsfera hervir cuando su presin de vapor sea igual a la presin
atmosfrica, es decir, que los estados lquido y gaseoso estn en equilibrio a
esta temperatura a 1 atm de presin (760 mmHg). Los puntos de ebullicin de
los lquidos varan segn la presin atmosfrica. Un lquido hervir a una
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34
temperatura ms alta si est a una presin ms alta o a una temperatura ms
baja si est a una presin ms baja. Para contabilizar los efectos de la presin
sobre los puntos de ebullicin, la gente ha estudiado y tabulado los datos de
puntos de ebullicin contra presin.
Un nomograma es un grupo de escalas que une variables (ver figura 2.4). Esas
escalas estn colocadas en una lnea recta que une valores conocidos sobre
alguna escala, proporcionando el valor desconocido por interseccin en lnea
recta con otra escala. Un nomograma permite que encuentres las correcciones
necesarias para convertir el punto de ebullicin normal (a 760 mmHg) de una
sustancia a su punto de ebullicin a cualquier otra presin.
Al terminar tus experimentos, debers verter los reactivos en los contenedores
que se encuentran en el laboratorio, como se te indica en cada caso.
METODOLOGA
A. Solubilidad
PRECAUCIN: EL CICLOHEXANO ES ALTAMENTE INFLAMABLE Y DEBE
SER MANTENIDO LEJOS DE FLAMAS ENCENDIDAS.
Determinar cualitativamente la solubilidad del naftaleno (bolitas de naftalina) en
tres solventes: agua, ciclohexano y alcohol etlico. Determinar la solubilidad
aadiendo unos pocos cristales de naftalina en 2 a 3 mL de cada uno de estos
tres solventes por separado, limpia y seca los tubos de ensayo. Procura usar la
misma cantidad de naftaleno y solvente en cada caso. Pon un corcho en cada
tubo de ensayo y agita. Si se empaa o enturbia significa insolubilidad. Anota
tus conclusiones usando una hoja de reporte utilizando las abreviaciones s
(soluble), ps (parcialmente soluble), i (insoluble). Ahora repite estos
experimentos usando cada uno de los tres solventes con cloroformo y anota tus
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35
observaciones.
Residuo Contenedor
ciclohexano + naftaleno C
alcohol etlico + naftaleno C
Agua + naftaleno C
Naftaleno regresar
B. Densidad
Determina las densidades de las sustancias requeridas de la manera siguiente:
La densidad de un slido
Pesar 1 g de naftaleno, con exactitud de 0.001 g. Llena a la mitad una probeta
graduada de 10 mL con lquido, en el cual el naftaleno fue insoluble y lee este
volumen con exactitud de 0.1 mL. Agrega el slido pesado al lquido en la
probeta, teniendo cuidado de no perder slido en el proceso de transferencia y
asegurndote que todo el slido est por debajo de la superficie del lquido.
Ahora lee el nuevo volumen con una exactitud de 0.1 mL. La diferencia en estos
dos volmenes es el volumen del slido. Calcula la densidad del slido
desconocido.
Puedes recordar que midiendo la densidad de los metales es la forma en que
Arqumedes prob al rey que los charlatanes alquimistas de hecho no
convirtieron plomo en oro. l dijo esto despus de observar cmo el volumen de
agua desplazado en su baera corresponda a una cantidad igual de peso
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sumergido. De acuerdo con la leyenda, al descubrir esto Arqumedes sali de la
baera corriendo a travs de las calles gritando Eureka! (lo encontr). Figura
2.1
Reactivo Colector
Residuos C
La densidad de un lquido
Pesa un matraz Erlenmeyer de 50 mL seco y limpio con exactitud de 0.0001 g.
Consigue 15 mL de cloroformo y ponlo en un tubo de ensayo. Usando una
pipeta de 10 mL vaca exactamente 10 mL del lquido al matraz Erlenmeyer y
rpidamente pesa el matraz conteniendo el cloroformo, con exactitud de 0.001
g. Usando el valor de calibracin para tu pipeta y el peso de este volumen de
lquido, calcula la densidad. Anota tus resultados y muestra cmo hiciste tus
clculos. (Guarda el lquido para la prueba de determinacin del punto de
ebullicin).
C. Punto de fusin
Consigue un tubo capilar y una liga, sella uno de los extremos del capilar
calentando cuidadosamente en el mechero Bunsen, hasta que est
completamente cerrado el extremo. Pulveriza una pequea porcin de naftaleno
con el fondo de un tubo de ensayo sobre un vidrio de reloj y llena a la mitad el
capilar, compactando el slido con pequeos golpes con los dedos en el capilar.
Monta un aparato como se muestra en la figura 2.2. Con una liga sujeta el
capilar al termmetro (el cual est colocado sobre un tapn bihoradado y
sujetado por pinzas) sumrgelo junto con el capilar en un bao de agua
procurando que el nivel del agua est por encima del bulbo del termmetro pero
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37
que no cubra el capilar. Empieza a calentar el bao de agua suavemente.
Observa la muestra en el tubo capilar y anota la temperatura en el momento en
el que el slido se funde. Tambin registra el rango de punto de fusin, el cual
es la temperatura a la cual todo el slido termina de fundirse. Utilizando tu curva
de calibracin del termmetro corrige las temperaturas que obtuviste a valores
reales para obtener el punto de fusin correcto (las temperaturas pueden diferir
un grado o menos).
Residuo Colector
Naftaleno G
D. Punto de ebullicin
Monta el aparato como lo muestra la figura 2.3 para determinar el punto de
ebullicin del cloroformo. Agrega aproximadamente 3 mL de dicho lquido en
un tubo de ensayo. Sujeta el tubo de ensayo con unas pinzas al soporte; tapa el
tubo de ensayo con el tapn bihoradado que contiene el termmetro y un tubo
de escape. Sumerge el tubo de ensayo en un bao de agua. Calienta el agua
gradualmente y observa los cambios de temperatura. La temperatura empezar
a ser constante en el punto de ebullicin del lquido. Registra el punto de
ebullicin observado. Corrige el punto de ebullicin observado a la presin
atmosfrica real utilizando la curva de calibracin de tu termmetro. El punto de
ebullicin normal es el punto de ebullicin a 1 atm o 760 mmHg y se puede
calcular usando el nomograma de la figura 2.4. La correccin para tu punto de
ebullicin no debe ser mayor que +5C
Residuo Colector
Cloroformo C
EJEMPLO:
Cul ser el punto de ebullicin del etanol a 650 mmHg, cuando su punto
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38
normal a 760 mmHg es de 78.3 C?
SOLUCIN
La respuesta se puede encontrar fcilmente consultando el nomograma de la
figura; si trazamos una lnea recta de 78.3 C de la escala izquierda (que es la
escala de los puntos de ebullicin normales) la cruzamos con la escala del
centro en el valor de 650 mmHg y continuamos hasta interceptar con la
columna de la derecha (que contiene las correcciones de temperatura)
obtenemos un valor de 4 C.
Por lo tanto:
p. eb. normal factor de correccin = p. eb. observado
78.3 C - 4.0 C = 74.3 C
Compara las propiedades que determinaste a tus muestras con los valores de
las tablas; anota tus resultados y conclusiones.
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Tabla 2.1 Propiedades Fsicas de Sustancias Puras
S: Soluble PS: Parcialmente Soluble I: Insoluble
Solubilidad en:
Sustancia Densidad (g/mL)
Punto de fusin (C)
Punto de ebullicin (C)
Agua Ciclohexano Alcohol
Acetanilida 1.22 114 304 PS PS S
Acetona 0.79 -95 56 S S S
Benzofenona 1.15 48 306 I S S
Bromoformo 2.89 8 150 I S S
2,3-butanodiona 0.98 -2.4 88 S S S
Alcohol terbutlico
0.79 25 83 S S S
Nitrato de cadmio 4H2O
2.46 59 132 S I S
Cloroformo 1.49 -63.5 61 I S S
Ciclohexano 0.78 6.5 81.4 I S S
p-Dibromobenceno
1.83 86.9 219 I S S
p-Diclorobenceno
1.46 53 174 I S S
m-Dinitrobenceno
1.58 90 291 I S S
Bifenilo 0.99 70 255 I S S
Difenilamina 1.16 53 302 I S S
Difenilmetano 1.00 27 265 I S S
Etil, propil ter 1.37 -79 64 S S S
Hexano 0.66 -94 69 I S S
Alcohol isoproplico
0.79 -98 83 S S S
cido lurico 0.88 43 225 I S S
Nitrato de magnesio
4H2O
1.63 89 330 S I S
Alcohol metlico 0.79 -98 65 S PS S
Cloruro de metileno
1.34 -97 40.1 I S S
Naftaleno 1.15 80 218 I S PS
-Naftol 1.10 94 288 I I S
Benzoato de fenilo
1.23 71 314 I S S
Propionaldehdo 0.81 -81 48.8 S I S
Acetato de sodio 3H2O
1.45 58 123 S I PS
cido esterico 0.85 70 291 I S PS
Timol 0.97 52 232 PS S S
Tolueno 0.87 -95 111 I S S
p-toluidina 0.97 45 200 PS S S
Cloruro de zinc 2.91 283 732 S I S
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PREGUNTAS DE REPASO
1. Qu propiedades usaras para identificar a las sustancias
desconocidas?
2. Una muestra desconocida de 9.906 mL y 10.12 g, qu densidad tiene?
3. Son las sustancias fenil benzoato y difenilo slidos o lquidos a
temperatura ambiente?
4. Podras determinar la densidad de la benzofenona en alcohol? Si o no
y por qu?
5. Cul podra ser el punto de ebullicin del hexano a 670 mm Hg?
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6. Por qu se calibran los termmetros y las pipetas?
7. Qu par de solventes pueden ser usados para determinar la densidad
del alfa-naftol?
8. Cundo el agua y el bromoformo se mezclan, se forman 2 capas, La
capa inferior es agua o bromoformo?
9. Qu solvente usaras para determinar la densidad del cloruro de zinc?
10. La densidad de un slido con un punto de fusin de 52 a 54 C fue
determinado como 1.45 0.02 g/mL, Qu slido es?
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11. La densidad de un lquido cuyo punto de ebullicin es de 63-65 C fue
determinado como 1.36 0.05 g/mL, Qu lquido es?
12. Quin tiene mayor volumen 10 g de cloroformo o 10 g de acetona?
Cul es el volumen de cada uno?
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43
FIGURA 2.1
FIGURA 2.1
FIGURA 2.2
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44
Fig. 2.3 Aparato para determinar el punto de ebullicin
Fig. 2.4 Nomograma para correccin del punto de ebullicin a 760 mm Hg
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UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS
INGENIERA QUMICA LABORATORIO DE QUMICA GENERAL
Nombres: Calif:
Grupo:
Equipo:
Fecha:
HOJA DE REPORTE PARA LA PRCTICA 3
IDENTIFICACIN DE SUSTANCIAS POR PROPIEDADES FSICAS
A. Solubilidad
Agua Ciclohexano Alcohol
Naftaleno
Cloroformo
B. Densidad
SLIDO
Volumen final de lquido en la probeta mL
Volumen inicial de lquido en la probeta mL Volumen del slido mL Peso del slido g Densidad del slido g/mL
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LQUIDO
Volumen del lquido mL Volumen de lquido corregido por la Correccin de la pipeta mL Peso del matraz Erlenmeyer de 50 mL + 10 ml de sustancia desconocida mL Peso del matraz Erlenmeyer de 50 mL mL Peso del lquido g (Mostar clculos) Densidad del lquido g/mL
C. Punto de fusin del naftaleno
Punto de fusin observado C Punto de fusin corregido C Rango de punto de fusin observado C Rango de punto de fusin corregido C
D. Punto de ebullicin del cloroformo
Punto de ebullicin observado C Punto de ebullicin corregido C Punto de ebullicin real estimado C (Aplicando la correccin de la presin)
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PREGUNTAS
1. Es la acetona un slido o un lquido a temperatura ambiente?
2. Qu solvente podras utilizar para medir la densidad del cido lurico?
3. Convierte tus densidades a Kg/L y compara esos valores con los
reportados en g/mL
4. Si en tu determinacin de densidad quedaron burbujas atrapadas en el
slido, por debajo del nivel de lquido, Qu error podra resultar en la
medicin de volumen, y cul podra ser el efecto de este error sobre la
densidad calculada?
5. Se encontr que un lquido desconocido, es insoluble en agua y soluble
en ciclohexano y alcohol, adems se encontr que tiene un punto de
ebullicin de 144 C a 700 mmHg., Cul es la sustancia? Cmo podras
confirmar tu respuesta?
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48
6. Un lquido que tiene una densidad de 0.800.01 g/mL es insoluble en
ciclohexano Qu lquido es?
7. Cul es el punto de ebullicin del alcohol terbutlico a 600 mmHg?
8. Consulta un handbook para las siguientes preguntas y especifica que
handbook usaste
9. El osmio es el elemento ms denso que conocemos. Cul es su
densidad y punto de fusin?
10. Cul es el color del K2Cr2O7?, Cul es su solubilidad en agua fra?
11. Cul es la frmula, peso molecular y el color del dimetilglioximato de
nquel?
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DIAGRAMA DE FLUJO
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DIAGRAMA DE FLUJO
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PRCTICA NO. 4
REACCIONES QUMICAS
OBJETIVO
Identificar algunas de las reacciones qumicas ms comunes, mediante
procedimientos qumicos de laboratorio (Redox, fusin, mettesis, etc.) y
representarlos en trminos de ecuaciones qumicas balanceadas.
FUNDAMENTO
Una reaccin qumica es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias)
cambia para formar una o ms sustancias nuevas. Para facilitar y estandarizar
la comprensin de las reacciones qumicas, se utilizan las ecuaciones qumicas.
Una ecuacin qumica utiliza smbolos qumicos para mostrar lo que pasa en
una reaccin qumica, por ejemplo:
KClO3 (s) KCl (s) + O2 (g)
Significa que el clorato de potasio se descompone por calor en los productos
cloruro de potasio y oxgeno. Sin embargo, esta ecuacin no est completa,
pues del lado izquierdo de la flecha hay 1.5 veces ms tomos de oxgeno
(tres) que los que hay del lado derecho (dos). En todas las ecuaciones qumicas
es indispensable cumplir con la ley de conservacin de la masa, que establece
que la masa no se crea ni se destruye, slo se transforma. Esto lo podemos
aplicar en la ecuacin qumica anterior para equilibrar el nmero de tomos del
lado de los reactivos (a la izquierda de la flecha) con los que se encuentran en
el lado de los productos (a la derecha de la flecha). A este procedimiento se le
llama balanceo de ecuaciones.
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52
Para poder balancear una ecuacin qumica y de esta forma cumplir con la ley
de la conservacin de la masa, se adicionan los coeficientes necesarios para
equilibrar el nmero de tomos de cada elemento, de los dos lados de la flecha.
La ecuacin qumica equilibrada para el proceso descrito anteriormente sera la
siguiente:
2 KClO3 (s) 2 KCl (s) + 3 O2 (g)
Como puedes observar, ahora la ecuacin se encuentra balanceada: tenemos
dos tomos de potasio, dos de cloro y seis de oxgeno en ambos lados de la
ecuacin. La ecuacin se lee dos molculas de clorato de potasio reaccionan
para formar dos molculas de cloruro de potasio y tres molculas de oxgeno.
Antes de escribir una ecuacin para una reaccin, debemos establecer cules
son los productos. Qu se hace para decidir esto? Los productos son
identificados de acuerdo con sus propiedades fsicas y qumicas. Para
establecer que es el oxgeno y no el gas cloro el producido en la reaccin
anterior, nos basamos en el hecho de que el oxgeno es un gas incoloro e
inodoro y que el cloro por otra parte; es un gas amarillo- verdoso con un olor
irritante.
En este experimento observars que en algunos casos se producirn gases, en
otros se formarn precipitados, u ocurrirn cambios de color durante las
reacciones. Se te pedir que identifiques en cada caso los productos que
corresponden con las observaciones encontradas; para facilitar este trabajo en
la tabla 4.1 se enlistan algunas propiedades de sustancias que podran
formarse en las reacciones que en esta prctica se van a efectuar.
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53
Tabla 4.1 Propiedades de los Productos de Reaccin
Slidos solubles en agua
Slidos insolubles en agua
Oxianiones del manganeso
Gases
KCl, blanco (solucin incolora)
CuS, azul oscuro o negro
MnO4-, morado H2, incoloro, inodoro
NH4Cl, blanco (solucin incolora)
Cu2S, negro MnO42-
, verde oscuro NO2, caf, olor muy picante (txico)
KMnO4, morado BaCrO4, amarillo MnO43-
, azul oscuro NO, incoloro, ligero olor agradable
MnCl2, rosa BaCO3, blanco CO2, incoloro e inodoro
Cu(NO3)2, azul PbCl2, blanco Cl2, amarillo, verdoso plido, olor muy picante (txico)
MnO2, negro, caf SO2, incoloro, olor asfixiante (como de cerillo) (txico)
H2S, incoloro, olor a huevos podridos (txico)
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54
METODOLOGA
Reacciones de oxidacin reduccin
Muchos metales reaccionan con los cidos liberando hidrgeno y forman las
sales de los metales del cido. Los metales nobles no reaccionan con los
cidos produciendo hidrgeno. Algunos de los metales no reactivos reaccionan
con cido ntrico, HNO3. En este caso no se libera hidrgeno sino los xidos de
nitrgeno y agua.
Aade una pequea pieza de zinc a un tubo de ensayo que contenga 2
mL de HCl 6M y observa.
1. Anota tus observaciones. ______________________________________
2. Sugiere un posible producto de la siguiente reaccin:
Zn (s) + HCl (ac) __________
Manejo del residuo.
Residuo Contenedor
Residuo A
Pon una pulgada de alambre de cobre en un tubo de ensayo y aade 2
mL de HCl 6M y observa si ocurre una reaccin.
3. Anota tus observaciones. ______________________________________
4. El cobre es un metal activo o inactivo? __________________________
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Residuo Contenedor
Alambre de Cobre B
La solucin A
Mientras sostienes el tubo de ensayo coloca una pulgada de alambre de
cobre y aade 1 mL de cido ntrico concentrado, HNO3.
5. Anota tus observaciones. ______________________________________
6. Est coloreado el gas? ______________________________________
7. Sugiere una frmula para el gas. ________________________________
8. Despus de que la reaccin ha procedido por 5 minutos, cuidadosamente
aade 5 mL de agua. Basndote en el color de la solucin deduce que
sustancia se trata. __________________________
Residuo Contenedor
Residuo A
El permanganato de potasio KMnO4 es un excelente agente oxidante en
medio cido. El ion permanganato es prpura y es reducido a ion
manganeso Mn+2, el cual tiene un color rosado. A 1 mL de oxalato de
sodio Na2C2O4 0.1 M en un tubo de ensayo, aade 10 gotas de cido
sulfrico 6 M. Mezcla vigorosamente. A la solucin resultante aade 1 o
2 gotas de permanganato de potasio KMnO4 0.1 M y agita. Si no se
observan cambios, pon el tubo de ensayo en un bao de agua caliente.
9. Anota tus respuestas. Fue el KMnO4 reducido a Mn+2?
Residuo Contenedor
Residuo H
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56
Pon 3 mL de una solucin de bisulfito de sodio, NaHSO3 0.1 M en un
tubo de ensayo. Aade 1 mL de NaOH 10 M y espera. Aade a la mezcla
del tubo de ensayo una gota de KMnO4 0.1 M y agita.
10. Anota tus observaciones. Fue el KMnO4 reducido? Identifica el compuesto
de Manganeso formado. _____________________________
Aade ms solucin de KMnO4 0.1 M, aade 1 gota, agita y observa,
sigue aadiendo de gota en gota hasta completar 10.
11. Anota tus observaciones ______________________________________
12. Sugiere, por qu el efecto del cambio al aadir el permanganato de
potasio? ___________________________________________________
Mientras sostienes el tubo de ensayo aade 1 o 2 cristales de
permanganato de potasio a 1 mL de HCl 6 M.
13. Anota tus observaciones. _____________________________________
14. Observa el color del gas desprendido. ____________________________
15. Basado en el color del gas, Cul es? ___________________________
Residuo Contenedor
Residuo H
Reacciones de mettesis.
Generalmente las observaciones son necesarias antes de que las ecuaciones
sean escritas para las reacciones anteriores, excepto si vemos que podemos
identificar algunos de los productos. Estas reacciones son simples y debes ser
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57
capaz de identificar los productos y escribir las ecuaciones. Algunas reacciones
pueden ser representadas por ecuaciones del siguiente tipo:
AB + CD AD + CB
A esto tambin se le llama sustitucin doble o reaccin de mettesis. Este tipo
de reaccin involucra un tipo de intercambio de tomos o grupo de tomos
entre las sustancias reactantes. El siguiente es un ejemplo especfico:
NaCl (ac) + AgNO3 (ac) AgCl (s) + NaNO3 (ac)
Pon una pequea muestra de carbonato de sodio, Na2CO3, en un tubo
de ensayo y aade cinco gotas de HCl 6 M.
16. Anota tus observaciones. ______________________________________
17. Observa el color y el olor del gas formado.
18. Cul es el gas desprendido? __________________________________
19. Escribe una ecuacin para la reaccin:
HCl (ac) + Na2CO3 (s) _________
Observa que el H2CO3 y H2SO4 se descomponen de la siguiente manera:
H2CO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g)
H2SO4 (ac) H2O (l) + SO2 (g)
Repite el mismo experimento con sulfito de sodio, Na2SO3
20. Anota tus observaciones. _______________________________
21. Cul es el gas? _____________________________________
22. Escribe la ecuacin para la siguiente reaccin:
HCl (ac) + Na2SO3 (s) _________
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Residuo Contenedor
Residuo A
Repite el experimento con sulfito de zinc, ZnSO3.
23. Anota tus observaciones. _______________________________
24. Cul es el gas? _____________________________________
25. Escribe la ecuacin para la siguiente reaccin:
HCl (ac) + ZnS (s) ________
Residuo Contenedor
Residuo A
Slido inorgnico B
Pon 0.5 mL de nitrato de plomo (II), Pb(NO3)2 0.1 M con unas gotas de
HCl 6M.
26. Anota tus observaciones. _______________________________
27. Qu es lo que se precipita? ___________________________
28. Escribe la ecuacin para la reaccin:
Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac) ?
Pon 0.5 mL de cloruro de bario, BaCl2 0.1 M, y aade dos gotas de
K2CrO4 1M.
29. Anota tus observaciones. _______________________________
30. Qu es lo que se precipita? ___________________________
31. Escribe una ecuacin para la reaccin:
BaCl2 (ac) + K2CrO4 (ac) __________
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Residuo Contenedor
Residuo A
A 0.5 mL de cloruro de bario, BaCl2 0.1 M aade unas gotas de
(NH4)2CO3 3M.
32. Qu se precipita?____________________________________
33. Escribe una ecuacin para la reaccin:
(NH4)2CO3 (ac) + BaCl2 (ac) _________
Despus de que la precipitacin ha ocurrido quita cuidadosamente el
exceso de lquido. Aade 1 mL de agua al tubo de ensayo, agtalo hasta
que se precipite y decanta el lquido. Para el slido restante aade unas
gotas de HCl 6 M.
34. Anota tus observaciones _______________________________
35. Observa el color; Qu gas se desprende? ________________
Residuo Contenedor
Residuo A
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60
UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS
INGENIERA QUMICA
LABORATORIO DE QUMICA GENERAL Nombres: Calif.
Grupo:
Equipo:
Fecha:
HOJA DE REPORTE PARA LA PRCTICA 4
REACCIONES QUMICAS
REACCIONES REDOX 1. 2. Zn (s) + HCl (ac) 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
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REACCIONES DE METTESIS 16. 17. 18. HCl (ac) + Na2CO3 (s) 19. 20. 21. 22. HCl (ac) + Na2SO3 (s) 23. 24. 25. HCl(ac) + ZnS (s) 26. 27. 28. Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac) 29. 30.
31. BaCl2 (ac) + K2CrO4 (ac)
32. 33. (NH4)2CO3 (ac) + BaCl2 (ac) 34. 35.
Completa y balancea las siguientes reacciones
HBr (ac) + MgCO3 (s) HI (ac) + K2SO3 (s) Pb(NO3)2 (ac) + CuCl2 (ac) Ba(NO3)2 (ac) + Na2CrO4 (ac) K2CO3 (ac) + Ba(NO3)2 (ac)
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PREGUNTAS DE REPASO
Contesta las siguientes preguntas:
1. Antes que una ecuacin qumica sea escrita, qu deberas saber?
2. Cmo puedes distinguir entre NO2 y NO?
3. Define la reaccin de mettesis y da un ejemplo.
4. Qu es la precipitacin?
5. Balancea estas ecuaciones
KBrO3(s) KBr (s) + O2 (g)
ZnCl2 (ac) + AgNO3 (ac) Zn(NO3)2 (ac) + AgCl (s)
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6. Cmo podras distinguir entre los gases H2 y H2S?
7. Usando agua, cmo puedes distinguir entre los slidos blancos NaCl y
PbCl2?
8. Escribe la ecuacin para la descomposicin de H2CO3 (ac) y H2SO3 (ac)
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DIAGRAMA DE FLUJO
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DIAGRAMA DE FLUJO
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PRCTICA NO. 5
TCNICAS DE SEPARACIN DE MEZCLAS
OBJETIVO
Realizar la separacin de los componentes en una mezcla e identificar los
productos de la separacin mediante algunas tcnicas comunes de laboratorio.
MATERIAL
Matraz de destilacin Soporte
Vaso de precipitado Mechero
Embudo de filtracin rpida Anillo de acero
Cpsula de porcelana Tela de alambre
Agitador Pinzas para soporte
Bomba de recirculacin
RESIDUOS COLECTOR
Dicromato de Potasio 0.25% H
Arena Agua Regresar al frasco
Yodo H
Agua Drenaje
Tetracloruro de Carbono D
Sulfato de Aluminio 0.1 M Drenaje
Hidrxido de Calcio Saturado Neutralizar con HCI; Drenaje
Agua Lodosa Regresar al Frasco
Carbn Activado Tirar a la basura
Arena Fierro Regresar al Frasco
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67
FUNDAMENTO
Cuando se juntan 2 ms sustancias que no reaccionan qumicamente, el
resultado es una mezcla en la cual una de las sustancias componentes
conserva su identidad y sus propiedades fundamentales.
En la naturaleza se encuentran mezclas, as mismo cuando se preparan
compuestos en el laboratorio tambin se obtienen mezclas con frecuencia.
La separacin de componentes de mezclas, que incluyen purificacin de
sustancias impuras, es problema que se observa a menudo en Qumica. La
base de la separacin de los componentes de una mezcla es el hecho de que
cada componente tiene un conjunto distinto de propiedades fundamentales.
Estas tcnicas incluyen las siguientes:
I. Destilacin
II. Decantacin
III. Filtracin
IV. Extraccin
V. Sublimacin
VI. Coagulacin
VII. Adsorcin fsica
VIII. Separacin por magnetismo
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METODOLOGA
DESTILACIN
Es la purificacin de un lquido al calentarlo hasta el punto de ebullicin,
condensarlo y juntar los vapores. La separacin de 2 o ms lquidos exige que
tengan distintas temperaturas de ebullicin.
Arma el aparato mostrado en la figura 4.1, coloca en el matraz de destilacin 50
mL de una solucin de K2Cr2O7 al 0.25% y calienta lentamente con un mechero
para que empiece a destilar.
Recoge aproximadamente 30 mL de destilado en un vaso y el resto en el otro.
Contina el calentamiento hasta sequedad. El calentamiento debe ser lento y al
acercarse al final aun ms. Cuida que el tapn est bien sellado para evitar
fugas.
Asegrate de que fluya por el condensador en la direccin apropiada (del
extremo inferior al superior).
Terminada la destilacin, el slido (K2Cr2O7) que queda en el matraz se
disuelve en agua y se recicla, es decir, se devuelve al frasco de la muestra.
DECANTACIN
Es la separacin de un slido no disuelto de la mayor parte de lquido.
Agita el frasco del reactivo marcado como arena en agua y rpidamente vierte
25 mL de esta mezcla en un vaso de 100 mL, permite que la arena se
sedimente tan completamente como sea posible. Vierte el lquido con cuidado
de tal forma que toda la arena quede en el vaso. Ver figura 4.2.
En esta forma has separado el slido de la mayor parte del lquido, despus de
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69
la decantacin vierte nuevamente el agua en el vaso con la arena, agita bien y
regresa la mezcla a la botella del reactivo. Los residuos se reciclan.
FILTRACIN
Se usa para eliminar partculas slidas demasiado pequeas que no pueden ser
separadas por la decantacin en un tiempo razonable.
Prepara un sistema de filtracin por gravedad como se indica en las figuras 4.3
y 4.4. Asegrate de que la punta del embudo toque la pared del vaso. Toma
una muestra preparada para usar esta tcnica. Decanta la mayor parte del
lquido sobre el filtro, usando una varilla de vidrio para guiar el flujo. Los
residuos se reciclan.
EXTRACCIN
Consiste en extraer una sustancia de una mezcla a causa de su mayor
solubilidad en un disolvente determinado, para este experimento utilizaremos
cloroformo (CHCl3).
Se usa una mezcla de yodo y agua, puesto que el yodo es mucho ms soluble
en cloroformo (CHCl3) que en agua; el yodo puede transferirse al solvente
orgnico por medio del siguiente procedimiento de extraccin:
Toma 50 mL de solucin de yodo en agua y transfirela a un embudo de
separacin de 250 mL. Ver figura 4.5. Aade unos 50 mL de CHCl3. Los
vapores de CHCl3 son muy venenosos. TEN PRECAUCIN
Tapa el embudo y agtalo bien para mezclar las soluciones, La agitacin har
que aumente la presin en el embudo. Alivia esta presin abriendo la llave y
coloca el embudo en un anillo montado en su soporte. Deja que los dos lquidos
inmiscibles se separen en dos capas. El CHCl3 es ms denso que el agua y se
ir al fondo. La mayor parte del yodo pasar al CHCl3. Anota con cuidado los
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70
colores de las soluciones. Retira el tapn del embudo y abre la llave para dejar
caer la capa inferior en un vaso. Cierra la llave antes que comience a fluir el
agua. El agua remanente puede purificarse ms repitiendo la extraccin con
CHCl3 puro, pero no es necesario hacer esto ahora. El residuo yodo CHCl3
se vierte en el colector D.
SUBLIMACIN
Es la propiedad fundamental de algunas sustancias de pasar del estado slido
al gaseoso sin pasar por el estado lquido.
En slidos tales como el yodo y dixido de carbono slido (hielo seco) a T
ambiente y presin atmosfrica se vaporizan directamente sin antes fundirse.
Coloca una muestra de arena con yodo en un vaso de precipitado, y arma el
aparato de la figura 4.6. Calienta suavemente y observa. Precaucin (el exceso
de temperatura provocar escape de vapores de yodo).
El yodo sublimado se raspa y se vierte en el frasco de reactivo
COAGULACIN
Es la sedimentacin de los slidos contenidos en una mezcla, aadiendo algn
reactivo para producir coagulacin. El sulfato de aluminio Al2(SO4)3 y el
hidrxido de calcio Ca(OH)2 reacciona para formar un precitado de hidrxido de
aluminio Al(OH)3.
Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 Al(OH)3 + CaSO4
El precipitado se forma como una masa gelatinosa y ligera, (floculante) con una
alta rea superficial, que atrae y atrapa partculas pequeas suspendidas y las
arrastra al fondo del recipiente a medida que el precipitado se asienta. Este
mtodo es mucho ms comn en las plantas de tratamiento de agua y en la
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71
industria que en los laboratorios qumicos, donde por lo general se puede
centrifugar para acelerar la sedimentacin de las partculas. Introduce 20 mL de
agua lodosa en dos tubos de ensayo. Agita bien. Aade 8 mL de solucin
saturada de Ca(OH)2 y 2 mL de solucin de Al2(SO4)3 0.1 M a uno de los tubos.
Vuelve a agitar este tubo. Deja reposar ambos tubos y compara los tiempos en
que las soluciones pierden su turbidez. Los residuos se tiran al drenaje.
ADSORCIN FSICA
En el tratamiento para eliminar olores, colores y sabores inmiscibles se utiliza
carbn activado. Introduce 15 mL de refresco de naranja, aade 0.5 g de
carbn activado, tapa el tubo y agtalo vigorosamente. Deja sedimentar el
carbn y anota las observaciones. Si el carbn est finamente dividido no se
sedimentar con rapidez y se tendrs que centrifugar o filtrar.
De los residuos, el slido se tira a la basura y el lquido al drenaje.
SEPARACIN POR MAGNETISMO
En muestras impurificadas con partculas de fierro, estas pueden ser atradas
estas usando un imn.
Toma 5 g de la muestra arena- fierro, colcala sobre un papel extendido y pasa
el imn debajo del papel con la muestra para separar las partculas de fierro.
Despus de separar la mezcla, los residuos se renen y se reciclan.
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CUESTIONARIO
1. Explica la tcnica de centrifugacin.
2. Cmo separaras los componentes de la siguiente mezcla:
- Sulfato de bario
- Naftaleno
- Limaduras de hierro
- Nitrato de litio
a) Menciona las propiedades de cada uno de los componentes de la
mezcla.
b) Describe los posibles mtodos a seguir para la separacin y escoge el
mejor. Elabora un diagrama del proceso de separacin.
c) Explica el criterio o criterios que tomaste para escoger el mtodo anterior.
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73
d) Describe paso a paso la separacin de cada uno de los componentes.
3. Investiga qu diferencia hay entre adsorcin fsica y absorcin fsica.
4. Reporta cada uno de los experimentos sin omitir detalle y menciona que
tan eficiente es el mtodo y porqu.
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74
Figura 4.1.
Figura 4.2.
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75
Figuras 3 y 4 Figura 4.3 y 4.4
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76
Figura 4.6 Sublimacin
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77
DIAGRAMA DE FLUJO
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78
PRCTICA No. 6
SUSTANCIAS EN LA VIDA DIARIA Qu son? y Cmo las conocemos?
OBJETIVO
Realizar e Identificar algunas reacciones qumicas de sustancias comunes
encontradas en el hogar.
MATERIAL Y REACTIVOS
Amonia Vaso de precipitados de 150 mL
Fertilizante MClNH 14
Blanqueador MNaOH8
Sal de mesa )()( 324 slidoCONH
Bicarbonato de sodio MSOH 1842
Sal de higuera MHCl2
Vinagre 2)(OHBa (solucin saturada)
Gis MHNO 33
Nal MAgNO 5.03
CHCl3 MBaCI 2.02
Tubos de ensayo de 13 x 150 Goteros
Slido desconocido conteniendo
,2
3
CO oISOCl
2
4,
Papel tornasol azul y rojo
FUNDAMENTO
Un importante aspecto de la qumica es la identificacin de sustancias. La
identificacin de minerales por ejemplo, la pirita oro de tontos, fue y es
todava de gran importancia para los exploradores (cateadores). La rpida
identificacin de sustancias txicas ingeridas por un menor de edad puede
acelerar su recuperacin, es ms, puede ser un factor determinante para salvar
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79
su vida. Las sustancias pueden ser determinadas as mismo por el uso de
instrumentos, o reacciones caractersticas o ambos. Reacciones que son
caractersticas de una sustancia que frecuentemente estn referidas a una
prueba. Por ejemplo, uno puede identificar oxgeno mediante una tira
incandescente de Mg. Si la tira se enciende produciendo una llama, el oxgeno
probablemente est presente. Una prueba para el in cloruro es aadiendo
nitrato de plata a una solucin cida. La formacin de un precipitado blanco nos
sugiere la presencia de iones cloruro. As, otras sustancias pueden producir un
precipitado blanco bajo esas condiciones; uno confirma la presencia de iones
cloruro observando que este precipitado se disuelve en hidrxido de amonio. El
rea de la qumica que se encarga de la identificacin de sustancias es
conocida como ANLISIS CUALITATIVO.
En este experimento desarrollars pruebas con sustancias que se encuentran
en la vida diaria, tales como sal de mesa, blanqueador, sales aromticas y
carbonato de sodio. Probablemente no te puedes imaginar cmo substancias
qumicas estn en productos que se encuentran en el hogar y su nombre
qumico son cloruro de sodio, cloro, carbonato de amonio y bicarbonato de
sodio respectivamente, pero preferimos el nombre tradicional.
Despus de observar algunas reacciones de esos compuestos qumicos, t
puedes identificar parcialmente una sustancia desconocida. Tu trabajo ser
determinar qu substancias contienen los iones carbonato (CO32-), cloruro (CI-),
sulfato (SO42-), o yoduro (I-)
(Precaucin: Aunque casi siempre los compuestos qumicos del hogar pueden
parecer inofensivos, nunca los mezcles a menos que te asegures de lo que
ests haciendo. Algunos compuestos pueden ser inofensivos antes de
mezclarlos, pero al combinarse pueden producir explosiones u otras reacciones
peligrosas).
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80
METODOLOGA
A. Amonio en el hogar
Medir 5mL de amonio casero y ponerlos en un vaso de precipitados de 150 mL
e introducir un pedazo seco de papel tornasol rojo sobre el vaso siendo
cuidadoso de no tocar con el papel las paredes del vaso, ni la solucin. Anota
tus observaciones (1). Repite el experimento usando un pedazo de papel
tornasol rojo humedecido en la punta con agua.
Observa cualquier diferencia y el tiempo requerido para que el papel tornasol
cambie de color o de intensidad de color, anota tus observaciones (2).
La sal de amonio se convierte en NH3 por la accin de base fuerte; uno puede
probar la presencia del ion amonio, NH4+, aadiendo hidrxido de sodio, NaOH,
liberando NH3 y probando el pH con un papel tornasol rojo.
)()()()( 234 lOHacNHacOHacNH
Introduce aproximadamente 1 mL de NH4CI (cloruro de amonio) 1 M en un tubo
de ensayo y coloca en la boca del tubo una tira de papel tornasol rojo. Anota tus
observaciones (3). Aade 1 mL de NaOH 8 M y repite el experimento. (No
permitas que el papel tornasol toque las paredes del tubo, porque ste puede
cambiar al contacto con el NaOH, a color azul). Si el papel tornasol no cambia
de color, calienta cuidadosamente el tubo, pero no hasta ebullicin. Anota tus
observaciones (4).
T puedes suponer que el fertilizante para jardn contiene compuestos de
amonio. Confirma tus suposiciones colocando fertilizante slido, una cantidad
aproximadamente del tamao de un garbanzo en un tubo de ensayo, aade
1mL de NaOH 8 M y coloca en la parte superior una tira de papel tornasol. El
fertilizante contiene sales de amonio? (5).
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Cul es el ingrediente activo en las sales aromticas? Mantn una tira de
papel tornasol rojo en la parte superior de un frasco de carbonato de amonio
(NH4CO3) cuidadosamente, abanicando los vapores del frasco. Si eres atento,
quiz puedas detectar un olor que te sea familiar. Anota tus observaciones (6).
La mayora de las sales de amonio son estables, por ejemplo una solucin de
cloruro de amonio que analices no tendra ningn efecto sobre la tira de papel
tornasol antes de que agregues el hidrxido de sodio.
Por otro lado, el (NH4)2 CO3 es inestable y se descompone en amonio y dixido
de carbono.
OHgCOgNHsCONH 223324 )()(2)()(
Las sales aromticas contienen carbonato de amonio y se han mezclado con
hidrxido de amonio.
B. Bicarbonato de sodio, NaHCO3
Las sustancias que contienen el ion carbonato (CO32-) reaccionan con cidos
para liberar el dixido de carbono, CO2, el cual es un gas incoloro e inodoro. El
dixido de carbono se libera del bicarbonato de sodio en presencia de cidos
(por ejemplo, en presencia de limn y leche agria, ayuda a esponjar el pastel).
)()()()()( 223 acNalOHgCOacHsNaHCO
Coloca una pequea cantidad de bicarbonato de sodio slido en un tubo de
ensayo limpio y seco. Aade de una a dos gotas de cido sulfrico (H2SO4) 18
M, y observa lo que sucede. Anota tus observaciones (7). Repite el
experimento, pero esta vez usando vinagre en lugar de acido sulfrico. Anota
tus observaciones (8). PRECAUCION: EL CIDO SULFRICO (H2SO4)
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82
CONCENTRADO CAUSA SEVERAS QUEMADURAS, EVITA EL CONTACTO
CON LA PIEL. SI TE CAE EN LA PIEL, INMEDIATAMENTE LAVA EL AREA
CON SUFICIENTE AGUA DE LA LLAVE.
Para confirmar la prueba del CO2, ste se hace reaccionar con una solucin de
hidrxido de Bario, Ba(OH)2. Se forma un slido blanco, carbonato de bario.
)()()()()( 2322 lOHsBaCOacOHBagCO
Muchas sustancias tales como la cscara de huevo, la coraza de los ostiones y
la piedra caliza contienen ion carbonato. Un gis comn para pizarrn contiene
Ion carbonato, el cual podemos identificar de la siguiente forma. Coloca un
pedazo de gis en un tubo de ensayo limpio; aade unas gotas de HCl 2 M.
Comprueba que el gas liberado es CO2 manteniendo una got