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tecnológico de estudios superiores de coacalco

Manual de Prácticas de Química

INGENIERÍA MECATRÓNICA Y ELECTROMECÁNICA

I.B.Q. Ma. del Carmen Domínguez Reyes, Q.B.P. Elizabeth Mercado Herrera

28/08/2012

Revisó: I.Q. Beatriz Contreras Navarro, IQI. Belem Barcenas Arias.

TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE COACALCOINGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA

INDICE:

Práctica No. 1: “Conocimiento de las reglas de laboratorio …………………………………………3 Práctica No. 2: “dentificación y manejo del material de laboratorio ……………………………..9Práctica No. 3: “El núcleo atómico”………………………………………………………………..…..12Práctica No. 4: “Dispersión nuclear”………………………………………………………………..…15Práctica No. 5: “La caja misteriosa””………..……………………..20 Práctica No. 6: “Base experimental de la Teoría Cuántica”………………………………………...26Práctica No. 7: “Periodicidad química”………………………………………………………………..30Práctica No. 8: “ : “Enlaces químicos”………………………………………………………………….35 Práctica No. 9: “Estequiometría: Eficiencia de una reacción y fórmula mínima”……………….41Práctica No. 10: “Electrodeposición del cobre”……………………………………………………..46Anexo I: Diversos materiales de laboratorio………………………………………………………..49Anexo II: Diversos dispositivos de laboratorio………………………………………………………53Anexo III: Tabla de aniones y cationes………………………………………………………….….54Referencias consultadas……………………………………………………………………………….55

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LABORATORIO DE QUÍMICAPRACTICA No. 1

CONOCIMIENTO GENERAL DE LAS REGLAS DEL LABORATORIO

ALUMNO (A):_____________________________________________________ GRUPO: ___________PROFESOR (A):___________________________________________________ FECHA: ____________

COMPETENCIAS: Al término de la práctica el alumno:

a) Identifica las medidas de seguridad e higiene necesarias para el manejo correcto de las substancias y materiales de laboratorio.

b) Conoce las medidas de seguridad requeridas para el trabajo en equipo y ayuda a sus compañeros en caso necesario.

CONSIDERACIONES TEORICAS:

Investigue en la bibliografía correspondiente:

¿Cuáles son los tipos de laboratorio, sus principales y las medidas de seguridad más comunes? ¿Qué equipo de protección personal es el recomendado para un laboratorio escolar de química

básica? ¿Qué equipo de seguridad es adecuado para un laboratorio pesado de ingeniería química? Observar el video: Instrumental y equipos de protección.

REGLAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE QUIMICA

1. Portar indiscutiblemente una bata blanca en el laboratorio

2. No colocar sobre las mesas de trabajo útiles, suéteres, ni artículos personales ajenos a la práctica.

3. NO FUMAR

4. No ingerir alimentos ni bebidas dentro del laboratorio. No utilizar materiales propios del laboratorio como recipientes para comer o beber. (el material puede estar contaminado con sustancias toxicas o corrosivas que pueden causarte un accidente o incluso la muerte).

5. Lavarse las manos frecuentemente.

6. No usar lentes de contacto durante el desarrollo de algún experimento que intervenga sustancias volátiles o peligrosas.

7. Utilizar el equipo de protección personal que indicado por su profesor: bata blanca, gafas protectoras transparentes y zapato cerrado.

8. Mantener el área de trabajo perfectamente limpia.

9. Investigar la peligrosidad de cada uno de los reactivos a utilizar en cada práctica para minimizar los riesgos (Hojas de seguridad).

10. En caso de accidente avisar de inmediato al profesor, por muy leve que parezca.3



11. Realiza el experimento según el procedimiento señalado. No hagas modificaciones a las prácticas sin previas consultas al profesor.

12. Leer las etiquetas antes de utilizar los reactivos; nunca regreses el reactivo al frasco. Si tomaste una cantidad mayor de reactivo, deja el exceso para otro compañero o trasvásalo a un frasco y etiquétalo.

13. Calentar lentamente el material de vidrio. Cuando se caliente una sustancia en cualquier tipo de material, cuida que el material no se proyecte a ti o a tu compañero.

14. Nunca pruebes, olfatees ni tomos un reactivo. Cuando se necesite oler un reactivo, no lo hagas directamente al recipiente; abanica con las manos los vapores y entonces con suma precaución oler.

15. Nunca verter agua sobre ácidos concentrados. Siempre agrega lentamente el acido sobre el agua mientras se mezcla

16. Si se desprenden gases durante el experimento, realízalo bajo le campana de extracción.

17. Los reactivos que ya no sirven, viértelos en los recipientes que indique el profesor.

18. No tirar sustancias sólidas en las tarjas.

19. No manipular las llaves de gases (cuando no se requiere)

20. Cuando se termina un experimento, lavar todo el material, secarlo perfectamente bien y guardarlo.

COMUNICACIÓN DE RIESGOS

La comunicación escrita o por símbolos es parte inherente de nuestra naturaleza humana, para esto se ha diseñado una forma muy visual en la cual nosotros a través de símbolos, números y colores conoceremos los riesgos potenciales que tienen cada una de las sustancias. A continuación conoceremos las etiquetas de seguridad o rombos de seguridad, en el cual tenemos colores, números y símbolos que deberemos aprender para identificar una sustancia.

COLORES

Existen cuatro colores: azul, rojo, amarillo y blanco. El AZUL se refiere a los riesgos o peligros a la SALUD. El ROJO se refiere a los riesgos o peligros INFLAMABLES. El AMARILLO se refiere a los riesgos o peligros de REACTIVIDAD. El BLANCO, se refiere a los riesgos y peligros en CASOS ESPECIALES

NUMEROS

El CERO indica MINIMO peligro. El UNO indica peligro LIGERO El DOS indica peligro MODERADO El TRES indica peligro SERIO

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LABORATORIO DE QUÍMICA El CUATRO indica peligro SEVERO

SIMBOLOS

Únicamente se utilizara el área blanca y son casos especiales:

SOBRE LOS SERVICIOS QUE PRESTAN LOS TALLERES Y LABORATORIOS

I. Los servicios de los Talleres y Laboratorios se proporcionarán por conducto del responsable del área correspondiente y sus auxiliares.

II. Los servicios que proporcionan los Talleres y Laboratorios son:a. Préstamo del equipo e instalaciones para el desarrollo de las prácticas establecidas en el

periodo escolar, para atender las horas prácticas de las asignaturas que se están impartiendo.b. Asesoría para la operación del equipo.c. Préstamo del equipo e instalaciones para exposiciones y eventos académicos dentro del

TESCo siempre que esto no afecte las asignaturas.

III. El préstamo del equipo y herramienta para exposiciones y eventos académicos, deberá solicitarse mediante el formato: Vale de Equipo de Talleres y Laboratorios FO-TESCo-68, debidamente llenado y la credencial institucional de quien hace la solicitud.

IV. El acceso de usuarios a los Talleres y Laboratorios quedará restringido al horario de servicio establecido.

V. En período escolar el horario de servicio de los Talleres y Laboratorios será establecido conforme a las necesidades de las asignaturas y talleres de apoyo académico determinados al inicio del semestre.

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LABORATORIO DE QUÍMICAVI. Las acciones de mantenimiento preventivo y correctivo del equipo se realizarán preferentemente en

periodo inter-semestral y de ser requeridas durante el periodo escolar, se restringirá el acceso, previa notificación a los usuarios del equipo intervenido.

SOBRE LOS DERECHOS Y OBLIGACIONES DE LOS USUARIOS

I. Son derechos de los usuarios:a. Tener acceso al uso del equipo e instalaciones de los Talleres y Laboratorios del TESCo durante

el horario de servicio.b. Recibir asesoría para el uso del equipo y las instalaciones, así como la información acerca de

los servicios que proporcionan los Talleres y Laboratorios del TESCo, por parte del responsable del Taller y/o Laboratorio.

c. La asignación del equipo y herramienta requeridos para el desarrollo de prácticas.d. El préstamo del equipo y herramienta requeridos para la realización de exposiciones en eventos

académicos, previa planeación elaborada en el Formato de Programación de Prácticas Fo-TESCo-67 autorizada por la Jefatura de División correspondiente.

II. Son obligaciones de los usuarios:1. Observar, sin excepción, los presentes lineamientos.2. Presentar la credencial vigente del TESCo para la asignación del equipo y uso de las instalaciones.3. Utilizar bata en el área de trabajo del Taller o Laboratorio.4. Respetar la tolerancia de entrada de 10 minutos después de la hora asignada para la clase.5. Hacer uso adecuado de las instalaciones, equipo y material asignados para el desarrollo de las

prácticas o eventos académicos especiales.6. Observar, sin excepción, las medidas de higiene y seguridad publicadas en cada Taller o

Laboratorio, así como el uso obligatorio del equipo de protección que corresponda.7. Abstenerse de entrar con mochilas, portafolios o bolsas al área de trabajo, debiendo depositar

dichas pertenencias no necesarias para el desarrollo de las prácticas en el espacio destinado para su guarda y custodia.

8. Abstenerse de introducir y conectar todo tipo de equipo eléctrico o electrónico ajeno a las instalaciones del Taller o Laboratorio sin la autorización del responsable.

9. Entregar al responsable del Taller o Laboratorio, el equipo utilizado en las mismas condiciones en que se recibió, antes de salir de las instalaciones.

10. Abstenerse de introducir y/o consumir alimentos, así como de ingerir bebidas en las instalaciones del Taller o Laboratorio.

11. Abstenerse de fumar en las instalaciones del Taller o Laboratorio.12. Abstenerse de arrojar basura fuera de los cestos destinados para ello.13. Tratar con orden, cortesía y respeto al personal académico, de servicio y usuarios en general.14. Reportar al encargado cualquier falla o deterioro en el equipo asignado.15. Reparar o reponer el equipo dañado o extraviado, en caso de comprobarse la responsabilidad o

negligencia del usuario.16. Y las demás obligaciones que para tal efecto se establezcan.

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DESARROLLO:

De la información leída anteriormente y en conjunto con la información investigada realiza:

a) Un mapa mental titulado “Laboratorio y sus reglas de seguridad”. Puedes apoyarte de imágenes o fotos.

b) Contesta las siguientes cuestiones:

1. De la información que se le proporciono en el laboratorio elabore un listado de lo que le parece a usted más importante para trabajar en el laboratorio.

2. Mencione los elementos necesarios para un botiquín en el laboratorio.3. Mencione los cuidados que debe de tener al mezclar un ácido con agua.

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CONCLUSIONES:

REFERENCIAS EMPLEADAS:

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LABORATORIO DE QUÍMICAPRÁCTICA No. 2

IDENTIFICACIÓN Y MANEJO DEL MATERIAL DE LABORATORIO

COMPETENCIAS: Al término de la práctica el alumno:

Identifica y maneja el material básico de laboratorio para emplearlo durante el desarrollo de las prácticas de manera adecuada y responsable.


Nota: Investigar previamente la clasificación de los materiales de laboratorio.

Los equipos y materiales que se usan en el laboratorio de química constituyen loas elementos con los cuales se hacen los experimentos y las investigaciones. Para trabajar con eficiencia en el laboratorio es necesario conocer los nombres de los diferentes utensilios, hacer un diagrama y conocer su uso.

Todo lo anterior es con la finalidad de lograr los diversos objetivos de un laboratorio de Química Inorgánica, de los cuales podemos mencionar algunos muy importantes como los siguientes:

a) Darle oportunidad al alumno de comprobar personalmente las propiedades físicas y químicas de los diferentes grupos de sustancias tratadas en teoría, al mismo tiempo se fomenta el interés del alumno por la Química.

b) Incrementar su habilidad manual, criterio y confianza para efectuar reacciones.c) Desarrollar su capacidad para plantear un experimento original.d) Desarrollar su capacidad para registrar sus observaciones en forma metódica, exacta, completa e

inteligible.e) Familiarizar al alumno en las operaciones o reacciones más comunes en Química, así como sus

limitaciones y riesgos.

Para que estos fines se logren se necesita la ILIMITADA COOPERACIÓN Y COMPROMISO DEL ALUMNO, el cual deberá considerar lo siguiente:

I Estudiar cuidadosa y ampliamente la teoría de la práctica asignada antes de empezar su ejecución, de esta manera estará preparado, comprendiendo la idea básica sobre el desarrollo de la misma.

II Plantear el desarrollo de la práctica, buscando el porqué de cada uno de los pasos de ésta. Las siguientes preguntas se pueden plantear en casi todos los experimentos:

(1) ¿Las cantidades de los reactivos corresponden a las cantidades teóricas? ¿Que sucederá si se cambian las cantidades?

(2) ¿Por qué se han de emplear las condiciones experimentales indicadas? ¿Qué pasa si se eleva o baja la temperatura de la reacción?

(3) ¿Como se puede averiguar cuando se ha completado una reacción?(4) ¿Cuál es la finalidad de cada paso del experimento?

III Durante la ejecución del experimento se debe observar y anotar lo siguiente:

1. Los cambios térmicos.2. Formación de colores.3. Formación de precipitados.

9


LABORATORIO DE QUÍMICA4. Disoluciones.5. Espuma.6. Separación de capas líquidas.7. Desprendimiento de gases.8. Y en general todo lo que ocurra durante la práctica.

IV. Estudiar cada uno de los movimientos realizados para determinar las condiciones favorables para incrementar la eficiencia del trabajo y disminuir el desperdicio de energía y el tiempo empleado en armar aparatos defectuosos, etc.

V. Cuándo se suspenda un experimento, asegúrese de lo siguiente:

a) De que no habrá reacciones secundarias o descomposición antes de que se reanude la práctica.b) De que se ha anotado en todos los recipientes, tubos, matraces, etc. La naturaleza del contenido y

que se ha registrado en la libreta de laboratorio el estado del experimento en el momento de su interrupción.

VI. Actuar siempre con PRECAUCIÓN y evitar dejar al azar los resultados de un experimento o material sin identificar. ¡Puede ser un día de mala suerte!

PROCEDIMIENTO 1:

MATERIALES:

No. MATERIAL REACTIVOS1 DISTINTOS UTENCILIOS DEL LABORATORIO NINGUNO2 MECHERO DE BUNSEN3 TUBO DE VIDRIO4 MARIPOSA O ADAPTADOR

PROCEDIMIENTO:

1. Observar y escuchar con atención cada una de las explicaciones que el profesor dará sobre los diversos materiales utilizados en el laboratorio.

2. Realiza una tabla que contenga los siguientes datos: (si requieres más espacio puedes hacerlo al reverso de esta hoja o anexar en hojas blancas).

Nombre del material Dibujo Clasificación Uso o descripción

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LABORATORIO DE QUÍMICAPROCEDIMIENTO 2:

MATERIALES:

No. MATERIAL REACTIVOS1 Balanza granataria NINGUNO2 Balanza analítica3 Diversos objetos.

1. Pesar en la balanza granataria y luego en la balanza analítica algunos objetos como anillos, aretes, relojes, etc. (previa explicación del profesor para el manejo de las balanzas).

2. Anotar los pesos obtenidos del punto anterior y compararlos, explique por qué existen diferencias en estos pesos.

RESULTADOS:

RESULTADOS DE PESOSBALANZA GRANATARIA BALANZA ANALÍTICA

Objeto Peso

¿Por qué hay diferencias?:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

PROCEDIMIENTO 3:

Doblado de vidrio

El vidrio es un líquido sobre enfriado, carente de estructura microcristalina, sin punto de fusión definido, ablandándose dentro de intervalos de temperatura más o menos grandes. El vidrio más empleado en el laboratorio es el pyrex, que se ablanda a temperaturas mayores de 600 °C y su coeficiente de dilatación o expansión es muy bajo. Ordinariamente no se puede trabajar con mechero de Bunsen. Para conexiones y capilares se utiliza el vidrio ordinario y el “Kimble” que son de bajo intervalo de ablandamiento de 400 a 500 °C, por lo que se les puede doblar y estirar usando un mechero de Bunsen.

El tubo de vidrio de diámetro pequeño se puede doblar sin necesidad de soplarlo. Para obtener un tubo doblado correctamente, es indispensable calentar uniformemente en toda la sección del tubo que se va a doblar. Para doblado en ángulo recto, se debe calentar una superficie del tubo de 7 a 8 veces el diámetro del mismo. Esto se logra colocando en la boquilla del mechero una “mariposa” (adaptador triangular). El calentamiento continúa hasta que el tubo comienza a doblarse por su propio peso y la flama se colorea fuertemente de amarillo. La sección que se desea doblar se hace girar constantemente, manteniendo el tubo ligeramente inclinado. Cuando la sección que se va a doblar se

11


LABORATORIO DE QUÍMICAhace plástica, se separa el tubo del mechero y se dobla sobre la mesa de trabajo. No lo fuerces pues obtendrá un mal dobles.

Para lo anterior es necesario conocer la llama del mechero, la cual se ilustra a continuación:

Para prender tu mechero, sólo debes seguir los siguientes pasos:

MATERIALES:

No. MATERIAL REACTIVOS1 Mechero bunsen NINGUNO2 Tubo de vidrio

Solicitar al profesor un trozo de tubo de vidrio y doblarlo en ángulo de 90° de acuerdo a las indicaciones del profesor y a las consideraciones teóricas que leíste. Puedes llevarte dicha escuadra.

Realiza los esquemas de la actividad realizada.

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1. ¿Por qué es luminosa la llama del mechero cuando las entradas de aire están cerradas?2. Al abrir las entradas de aire, la luminosidad cambia, explique porqué.3. ¿Qué gas utilizó en el laboratorio?, si tiene olor, explique porque huele.4. ¿Qué reacción ocurre cuando la llama es luminosa (amarilla)?5. ¿Qué reacción ocurre cuando la reacción es más completa (llama de color azul grisáceo)?6. Establezca la diferencia entre una combustión lenta y una combustión viva.

13



CONCLUSIONES:


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PRÁCTICA No. 3LA CAJA MISTERIOSA

Competencia: Al término de la práctica el alumno:

Comprende las características de la investigación científica.

Marco teórico:

Investiga en diversas fuentes y responde las siguientes cuestiones:

1. Muchas investigaciones científicas realizan trabajos y sus resultados son evidentes, principalmente porque trabajan con materiales visibles a simple vista. ¿Cómo crees que se analizan los resultados en materiales cuya observación es indirecta o abstracta?

2. ¿Los átomos son visibles a simple vista? ¿Las investigaciones de los átomos como se realizan?

3. Ahora existe tecnología para analizar de forma indirecta el resultado de investigaciones. Pero, ¿Cómo agilizaron la imaginación los investigadores que no podían realizar observaciones precisas?

CONSIDERACIONES TEORICAS

Experimentos como los de Roentgen y Rutherford ilustran cómo las pruebas indirectas pueden ser esenciales para explorar las propiedades de un objeto que no podemos ver o tocar. En esta actividad intentarás identificar objetos en cajas selladas. En muchos aspectos esta actividad se parece al trabajo de los científicos para determinar la naturaleza del átomo, que es como una “caja sellada” fundamentalmente.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

En tu mesa del laboratorio hay dos cajas selladas y marcadas con los números1 y 2. Cada caja contiene 3 objetos distintos, y diferentes de los que están en la otra caja.

15


LABORATORIO DE QUÍMICA1. Con cuidado agita, haz girar y/o manipular una de las cajas. Con base en tus observaciones,

intenta determinar el tamaño de cada objeto, su forma general y el material del que está hecho. Anota tus observaciones, designando los tres objetos A, B y C. Repite la operación las veces que sea necesario.

2. Compara tus observaciones e ideas acerca de los tres objetos con las de otros miembros de tu equipo. Escribe a que conclusiones pueden llegar tú y tu equipo.

Describe los objetos que se encuentran dentro de la caja.

3. Repite los pasos 1 y 2 con la segunda caja.

4. Realicen una discusión por equipo. Tomen decisiones finales respecto a los objetos de las cajas 1 y 2. Identifica cada uno de ellos por su nombre y realiza un dibujo de la forma de cada uno.

5. Abran la caja y observen cada uno de los objetos. ¿Son iguales a los que dibujaron? ¿En que se equivocaron?

6. ¿Cuántas veces crees que es necesario hacer el experimento para tener una mayor seguridad de lo que hay en la caja?

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___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


LABORATORIO DE QUÍMICAANALISIS DEL DESARROLLO.

1. ¿Cuál de tus sentidos empleaste para reunir los datos?2. En la discusión del grupo ¿Cuáles fueron las diferencias? 3. ¿En qué aspecto se parece esta actividad a los esfuerzos de los científicos por explorar las

estructuras atómica y molecular?4. Con base en otro experimento, Rutherford propuso un modelo atómico fundamental que resulta útil

aún en la actualidad. Al hacerlo desarrolló una forma ingeniosa e indirecta de ver los átomos. Investiga este experimento que desarrollo Rutherford.

5. Menciona el nombre de algunas teorías acerca de la naturaleza del mundo que estén basadas principalmente en pruebas indirectas.

6. ¿ Cuales son las pruebas indirectas actuales para observar los átomos?7. Explica que importancia tiene el método científico en este tipo de trabajos.8. Investiga que diferencia hay entre un físico experimental y un físico teórico9. Que importancia tiene el trabajo científico para el desarrollo de la tecnología

CONCLUSIONES:


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PRÁCTICA No. 4EL NUCLEO ATOMICO

COMPETENCIA: El alumno conocerá el procedimiento que se empleo para descubrir el núcleo atómico.

IDEAS PREVIAS

Si jugaras canicas en una habitación a oscuras o con los ojos vendados como sabrías que le has pegado a una canica y cuantas canicas necesitarías,

CONSIDERACIONES TEORICAS

La idea de átomo nuclear se origino en 1911, a consecuencia de los experimentos efectuados por Ernest Rutherford, en los que las partículas alfa eran dispersadas mediante una delgada hoja metálica. La expresión “átomo nuclear” se refiere al hecho de que un átomo consiste en un pequeño núcleo con carga positiva rodeado a una distancia relativamente grande por varios electrones, cuya carga negativa es igual a la carga nuclear positiva cuando el átomo es eléctricamente neutro.

MATERIALES:

No. MATERIAL REACTIVOS1 Canicas NINGUNO2 Cartulina 50X30 cm3 Figura (tapa metálica, bloque de madera) 4 Láser5 Papel Aluminio ( 20X20cm)

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

1. A aproximadamente 1 metro de distancia traza una línea de 50 centímetros, como se ve en la figura 1 y marca cada 10 centímetros. Coloca un cartón sobre una figura geométrica (sin que se den cuenta de su ubicación).

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EXPLICA___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


LABORATORIO DE QUÍMICA2. Uno de tus compañeros lanzara disparos con las canicas por debajo de la cartulina, primero 5 en

primera marca, luego otros 5 en la segunda, hasta pasar por todas (tratar de que los disparos sean lo más lineal posible).

DISTANCIA No DE DISPAROS RESULTADO010 cm20 cm30 cm40 cm50 cm

3. Coloca nuevamente una figura debajo de la cartulina y por medio del procedimiento anterior, no solo averigua donde esta sino que forma tiene y aproximadamente que dimensión. Reporta tus resultados:

4. Coloca nuevamente una figura cuadrada o triangular (sin que se entere la persona que lanzara las canicas) debajo de la cartulina y por medio de las canicas, averigua donde esta y que forma tiene. Reporta tus resultados.

5. Forra una figura con papel aluminio y repite el procedimiento anterior pero ahora utiliza un láser, averigua su figura y tamaño. DIBUJA EL EXPERIMENTO:

ANÁLISIS DEL DESARROLLO.19



Explica el experimento

CUESTIONARIO.

1. ¿Qué descubrió Rutherford con su experimento?2. ¿Cómo se llamo el experimento que hizo Rutherford?3. ¿Por qué dedujo Rutherford que existía algo en su experimento? 4. ¿Qué es más grande el núcleo o un electrón? Explica.5. ¿Qué carga dedujo Rutherford que tiene el núcleo?

CONCLUSIONES:


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DISPERSIÓN NUCLEAR

COMPETENCIA:

El alumno aprenderá a determinar el diámetro de una canica por medición indirecta.

IDEAS PREVIAS

A veces las personas tienen que recurrir a algo más que su sentido de la vista para determinar la forma y tamaño de las cosas, sobre todo si éstas son más pequeñas que la longitud de onda de la luz.¿Cómo crees que se puede determinar el diámetro de los átomos?

¿Qué método se sigue para conocer la estructura atómica?

Una forma de lograrlo consiste en disparar partículas contra el objeto que se investiga y estudiar las trayectorias de las partículas desviadas por el. Los físicos hacen esto con aceleradores de partículas. Ernest Rutherford descubrió el diminuto núcleo atómico en su experimento de la hoja de oro. ¿Cómo se puede realizar un modelo similar y que sea comprendido fácilmente?

CONSIDERACIONES TEORICASLos físicos hacen investigaciones para determinar las características atómicas con aceleradores de partículas. En esta actividad estudiarás un método más sencillo, pero similar al de Ernest Rutherford, ahora con canicas y en el laboratorio. No se permite usar una regla o cinta métrica para medir las canicas directamente. En lugar de eso, harás rodar otras canicas contra las canicas que representan el blanco "nuclear" y a partir del porcentaje de lanzamientos que resulten en colisiones, determinarás el tamaño del blanco. Esto se parece un poco a arrojar bolas de nieve contra el tronco de un árbol con los ojos vendados. Si sólo unos cuantos de los tiros logran golpearlo, puedes inferir que el tronco es delgado.

MATERIALES:

No. MATERIAL REACTIVOS1 10 Canicas NINGUNO2 3 reglas de 1 m3 1 Vernier

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LABORATORIO DE QUÍMICADESARROLLO EXPERIMENTAL

RAZONAMIENTO MATEMATICO

Para empezar, razona un poco y encuentra una fórmula para el diámetro de las canicas nucleares (CN). Después, al final del experimento, podrás medir directamente las canicas para comparar tus resultados. Cuando haces rodar una canica hacia la canica nuclear, existe cierta probabilidad de que se produzca un choque entre la canica que rueda (CR) y la canica nuclear (CN). Una expresión de la probabilidad P de que haya un choque es la razón entre la anchura de la trayectoria requerida para que el choque se produzca y la anchura L de la región en la que están distribuidos los blancos (ver la figura 1-1). La anchura de la trayectoria es igual a dos veces el radio CR más el diámetro de la CN como muestra la figura 1-2. La probabilidad P de que una canica al rodar golpee una canica nuclear solitaria en el área de blancos es:

P= Anchurade latrayectoriaAnchuradel blanco

=2R+2rL

=2(R+r)L

Donde:

R = el radio de la CN r = el radio de la CR L = la anchura del área de blancoR + r = la distancia entre los centros de una CR y una CN que se tocan.

.

Fig 1 – 2

Si el número de canicas nucleares se incrementa a N, la probabilidad de colisión aumenta por un factor de N (siempre que N sea lo bastante pequeña como para que la probabilidad de colisiones múltiples también sea pequeña). Por tanto, la probabilidad de que la canica que rueda golpee una de las N canicas nucleares muy dispersas es:

P=2N (R+r )L

La probabilidad de acertar también se puede determinar experimentalmente, y es la razón entre el

número de choques y el número de intentos:

P=HT

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LABORATORIO DE QUÍMICADonde:

H = el número de choques T = el número de intentos.

Ahora cuentas con dos expresiones para calcular la probabilidad de una colisión. Estas dos expresiones se pueden igualar. Si los radios de la canica que rueda y la canica nuclear son iguales, entonces R+ r = d, donde d es el diámetro de cualquiera de las canicas. Combina las dos últimas ecuaciones correspondientes a P, y escribe una expresión para d en términos de H, T, y L.

Diámetro de lacánica(d)= HL2TN

Ésta es la fórmula que ahora vas a poner aprueba

PROCEDIMIENTO

1. Coloca de 6 a 9 canicas en una región de 60 cm de ancho (L = 60 cm), como muestra la figura 1. Haz rodar canicas adicionales al azar, de una en una, hacia la región de los blancos desde el punto de salida. Si una canica al rodar golpea dos canicas nucleares, cuenta sólo un choque. Si una canica rodante se sale del área de 60 cm de ancho, no cuentes ese intento. Es necesario que realices un número significativo de ensayos (más de 200) para que los resultados sean estadísticamente significativos. Anota aquí el número total de colisiones H y el número total de intentos T.

H= _______ T= _______

2. Usa la fórmula que se dedujo en el Razonamiento Matemático de esta actividad, para encontrar el diámetro de la canica. Escribe tus operaciones.

diámetro calculado = _________

3. Con ayuda de un pié de vernier el diámetro de una canica. Diámetro medido =____

ANALISIS DEL DESARROLLO.

1. Compara tus resultados del diámetro determinado indirectamente en el experimento de colisiones y el que mediste directamente. ¿Qué diferencia porcentual hay entre esas dos formas de medir el diámetro?

2. ¿Qué sucede con la probabilidad si se modificara el tamaño del núcleo?

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3. ¿Tiene alguna importancia las matemáticas para realizar los cálculos y obtener correctamente los resultados? Explica

CUESTIONARIO

1. ¿Qué quiere decir estadísticamente significativo?2. ¿Cuáles fueron los resultados de Rutherford en el experimento que se menciona?3. ¿Cuál es el tamaño medio de un átomo?4. ¿Que utilidad presenta el conocer el tamaño del átomo para la ciencia?5. Investiga el modelo del átomo que se acepta actualmente.

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LABORATORIO DE QUÍMICACONCLUSIONES


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PRÁCTICA No. 6BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORÍA CUÁNTICA

COMPETENCIAS:

1. El alumno identifica las propiedades de un cuerpo negro.2. Comprueba la formación de diversos espectros para diferentes sustancias.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS:

Investigue en la bibliografía correspondiente los siguientes conceptos:

A.- Cuerpo negroB.- EspectroscopiaC.- Mecánica cuánticaD.- Fotones

A partir de los conceptos anteriores, realice un mapa conceptual.

MATERIALES:26



No.

MATERIAL REACTIVOS

1 LATA PINTADA DE BLANCO CLORURO DE LITIO2 LATA PINTADA DE NEGRO CLORURO DE BARIO3 FOCO CON SU CONEXIÓN CLORURO DE SODIO4 2 TERMÓMETRO CLORURO DE ESTRONCIO5 2 VASO DE PRECIPITADOS CLORURO DE CALCIO6 MECHERO DE BUNSEN CLORURO DE COBRE I7 ASA DE ALAMBRE DE PLATINO CLORURO DE POTASIO8 6 TUBO DE ENSAYO ÁCIDO CLORHÍDRICO9 GRADILLA10 ESPÁTULA11 VIDRIO DE RELOJ12 ETIQUETAS

PROCEDIMIENTO:

I.- Cuerpo negro

1.- Coloca cuidadosamente en una lata blanca y en una lata negra un termómetro cuidando que el bulbo quede en la parte media del cuerpo sin que toque ninguna de las paredes.

2.- Registra la temperatura inicial3.- Acerca a ambos frascos un foco de tal manera que este a la misma distancia de cada uno de ellos.4.- Registra la temperatura de los frascos cada cinco minutos durante media hora.

Tiempo(minutos)

Frascoblanco

Frasconegro

051015202530

5.- Elabora una gráfica con los resultados obtenidos.

II.- Ensayo a la flama

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LABORATORIO DE QUÍMICA 1.- Conectar el mechero de Bunsen a la toma de gas y encenderlo

2.- Acercar el asa de platino a la flama del mechero en la parte de oxidación o más caliente hasta que la flama no produzca ninguna coloración.

3.- Enfriar el asa y humedecerla con HCl concentrado.4.- Tomar del tubo de ensayo uno, una pequeña muestra y acércala en la parte de oxidación de la

llama del mechero de Bunsen. Observa el calor que produce en la flama y anótalo en la tabla correspondiente.

5.- Lavar el asa con agua de la llave, luego humedecerla con HCl y tomar una muestra del tubo de ensayo dos. Colocar en la flama y observar el color que se produce anotar en la tabla correspondiente.

6.- Proceder de igual manera que el paso 5 para los tubos restantes.7.- Ilustra los colores observados.

Tubo Sustancia Color de la flama123456

CUESTIONARIO:

1.- ¿Que es un espectro de emisión?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.- ¿Qué interpretación le dio Sommerfeld a la presencia de líneas al anterior de cada línea de un espectro?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.- Para formar la bandera mexicana con juegos pirotécnicos ¿Qué sustancias utilizaríamos?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES:

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BIBLIOGRAFÍA:

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PERIODICIDAD QUÍMICA

COMPETENCIA:

El alumno identifica algunas propiedades periódicas de diversos elementos a causa de la variación de sus propiedades químicas.


Investiga los siguientes conceptos:

Periodicidad Metales alcalino térreos, propiedades y métodos de obtención Halógenos propiedades y métodos de obtención

a) Realiza el bosquejo de una tabla periódica que muestre el comportamiento de las diversas propiedades periódicas por grupo y periodo de la misma.

b) Realiza un mapa mental de la información investigada.

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LABORATORIO DE QUÍMICAExperimento 1 ”Reactividad química”

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 7 vasos de p.p. de 100 mL 1 gotero con agua de cloro2 1 probeta de 50 mL. 1 gotero con agua de bromo3 7 tubos de ensaye 1 gotero con agua de yodo4 1 gradilla 1 gragea de NaOH5 1 pipeta de 5 mL 1 gragea de KOH6 1 perilla Ca(OH)2

7 Mg(OH)2

8 Agua destilada

PROCEDIMIENTO:

1. Numera los vasos de precipitados y agrega a cada uno 20 mL de agua destilada.2. A continuación, agrega en cada vaso de p.p. 10 gotas de los tres primeros reactivos, uno en cada

vaso, y 0.5 g de los sólidos indicados.3. Realiza la conductividad eléctrica de cada reacción química que efectuaste, observa y anótalo en el

cuadro inferior.4. En siete tubos de ensaye debidamente numerados vierte 4 mL de las sustancias anteriores en el

mismo orden y agrega 5 gotas de tinta china. Anota el tiempo en que tarda en decolorarse la solución. Identifica y reporta la reactividad de las sustancias identificadas.

5. Llena la siguiente tabla en base a las observaciones realizadas:

Sustancia Orden de conductividad Tiempo

Realice los esquemas correspondientes:

31


LABORATORIO DE QUÍMICADe acuerdo con los resultados que obtuviste en las sustancias analizadas, compáralas con las de la tabla periódica.

1. ¿Coincidió el orden de reactividad?2. ¿De los elementos que observaste, ¿cuáles tienen similar su comportamiento?¿éste es de acuerdo

al mismo grupo o al mismo periodo?3. De acuerdo a la reactividad química que observaste en los elementos indicados, y apoyado de tu

tabla periódica, pon una flecha en orden creciente de reactividad en los grupos identificados:

Grupo I Grupo II Grupo VIINa Mg ClK Ca Br

I

Experimento 2 “Metales alcalino térreos”

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 9 TUBO DE ENSAYO 0.5 g ÓXIDO DE MAGNESIO2 GOTERO 0.5 g ÓXIDO DE BARIO3 PROBETA DE 100 ml 0.5g ÓXIDO DE CALCIO4 GRADILLA 2 ml DE ÁCIDO CLORHÍDRICO CONCENTRADO5 2 CRISTALIZADOR O VASO DE PRECIPITADO 100ml INDICADOR ANARANJADO DE METILO6 2 PIPETA DE 5 ml INDICADOR DE FENOLFTALEÍNA

AGUA DESTILADA

PROCEDIMIENTO

1.- Marcar los tubos de ensayo. En el primero colocar 0.5g de muestra de óxido de magnesio, en el segundo 0.5g de óxido de calcio y en el tercero 0.5g de óxido de bario.

2.- Agregar 5 ml de agua destilada a cada tubo de ensayo con ayuda de una pipeta de 5ml. Agitar vigorosamente y observar si se disuelven o no y anotar resultados en la tabla correspondiente. Dejarlos reposar unos tres minutos.

3.- Cuando se hallan sedimentando los sólidos, verter el líquido sobrenadante en los otros seis tubos de ensayo. Agregar en los primeros tres líquidos decantados una gota de anaranjado de metilo y observar si hay algún cambio en la coloración y anotar los resultados en la tabla correspondiente.

4.- Agregar en los otros tres líquidos decantados, una a dos gotas de solución de fenolftaleína. Observar si hay algún cambio de coloración así como la coloración e intensidad en los tres tubos.

5.- En los tubos que contienen los precipitados insolubles agregar 2 ml de ácido clorhídrico y observar si se disuelven o reaccionan. Anotar resultados en la tabla correspondiente.

32


LABORATORIO DE QUÍMICA6.- Verter un poco de cada uno de los líquidos del punto anterior en los cristalizadores y calentar a fuego

bajo hasta que se evapore totalmente el líquido, observar si son sales los cristales o residuos que se forma. Escribir las observaciones en los siguientes renglones:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

OXIDO DE: SOLUBILIDAD REACCIÓN CON HCl

REACCIÓN CON ANARANJADO DE METILO

REACCIÓN CON FENOLFTALEÍNA

BARIOCALCIOMAGNESIO

Experimento 3 “Metales alcalinos”

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 CRISTALIZADOR O VASO DE PRECIPITADOS DE 100ml LITIO METÁLICO2 PINZAS PARA CRISOL AGUA DESTILADA3 ESPÁTULA4 PROBETA GRADUADA DE 100 ml

PROCEDIMIENTO:

1.- Cortar cuidadosamente un pequeño trozo de litio con una espátula metálica.

2.- Colocar en el cristalizador 25ml de agua destilada con ayuda de una probeta.

3.- Sujetar con las pinzas para crisol el trocito de litio y colocarlo cuidadosamente en el cristalizador. Observar la reacción que se produce y anotar los resultados:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.- Realizar un dibujo que ilustre el experimento anterior.

33



Completar las siguientes reacciones:

Li + H2 O

CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFIA:

34



PRÁCTICA No. 8ENLACES QUÍMICOS

COMPETENCIA: Al término de esta práctica que el alumno en función con las propiedades de una sustancia, determine el enlace y la polaridad de la molécula, que compruebe la Conductividad eléctrica entre compuestos con enlace iónico y enlace covalente, así como algunas otras diferencias entre los enlaces de manera experimental.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS:

Investigar los siguientes conceptos:

Enlace químico Tipos de enlace Influencia de enlace químico en las propiedades físicas Electrólito Conductividad eléctrica

Con la información anterior, realice un mapa conceptual correctamente estructurado.

35



Experimento I

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 4 Vaso de Precipitado 100ml 25 ml de solución de azúcar2 Circuito eléctrico 25 ml de solución de cloruro de sodio diluida3 Espátula 25 ml de ácido clorhídrico4 Vidrio de reloj 25 ml de agua destilada5 Matraz erlenmeyer 250ml6 Mechero de bunsen7 Tripie 8 Rejilla de asbesto9 Embudo de separación 250ml

Procedimiento

En cuatro vasos de precipitados de 100 ml agregue las siguientes soluciones: en el primero, 25 ml de agua destilada; en el segundo, solución de cloruro de sodio; en el tercero, solución de azúcar y en el cuarto, ácido clorhídrico; experimente su conductividad eléctrica introduciendo en el vaso que contiene cada sustancia las barras de cobre, cerrando el circuito eléctrico.

Observe lo que ocurre. Anote sus observaciones

Vaso No.

SOLUCIÓN CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EXPERIMENTADA

¿SU ENLACE ES POLAR ONO POLAR?

1 Agua destilada2 Solución de cloruro de sodio3 Solución de azúcar4 Ácido clorhídrico

Coloque en un matraz erlenmeyer de 250 ml, 25 ml de agua destilada, 500 mg de ácido benzoico y 250 mg de azúcar morena. Caliente la mezcla anterior si es necesario para facilitar la solubilidad de los componentes anteriores. Enfríe la mezcla a 20° C y pásela a un embudo de separación de 500 ml.

Cuestionario

¿Qué ocurrió con el agua destilada?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Cómo explica ese fenómeno?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Qué ocurriría si usara agua de la llave? ¿y porque?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

36



Anote sus conclusiones y realice los dibujos que ilustren el experimento

Experimento 2

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 6 Tubo de ensayo de 15 x 150 mm Butanol 2 Gradilla Cloruro de sodio3 Agitador Acido benzoico4 1 pipeta de 10 mL Agua5 1 perilla

Procedimiento

Tome tres tubos de ensayo y coloque una pequeña cantidad de ácido benzoico en uno, cloruro de sodio en otro y acetato de sodio en otro; trate de disolver cada sustancia con agua observe lo que ocurre. Repita el experimento utilizando como disolvente el benceno.

No. SUSTANCIA SOLUBILIDAD EN AGUA si/no

SOLUBILIDAD EN CLOROFORMO si/no

LA SUSTANCIA ES Polar o No polar

1 Acido benzoico2 Cloruro de sodio

Realice los dibujos del experimento realizado:

37



Cuestionario 2

En función de su molécula, ¿Qué tipo de solvente es el agua?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipo de solvente es el butanol?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Elabore una lista de cuatro solventes no polares:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué prueba se utilizo en el experimento?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anote sus conclusiones y realice los dibujos que ilustren el experimento____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Experimento 3

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 3 Crisol de porcelana Azúcar 2 Pinza para crisol Cloruro de sodio3 Mechero de bunsen Almidón 4 Tripie 5 Rejilla de asbesto

Procedimiento

En un crisol de porcelana coloque 2 g de azúcar, sostenga el crisol con las pinzas y acérquela a la flama del mechero durante 3 minutos, observe lo que ocurre.

Repite el experimento, pero ahora con cloruro de sodio posteriormente con almidón. Observe lo que ocurre en cada caso.

Anote sus observaciones:

38


LABORATORIO DE QUÍMICA____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Cuestionario:

¿Qué prueba que observo con el experimento?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

En los espacios vacíos complete lo que se le pide

No.

SUSTANCIA SE FUNDIÓ SI/NO QUE TIPO DE ENLACE TIENE POLAR/ NO

POLAR1 Cloruro de sodio2 Azúcar3 Almidón

Anote sus conclusiones y realice los dibujos que ilustren el experimento____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Experimento 4

Con base en las investigaciones bibliográficas y en los experimentos anteriores complete la siguiente tabla:

No.

PROPIEDAD DE LA SUSTANCIA POLAR NO POLAR

1 Estado físico2 Puntos de fusión y ebullición3 Conductividad eléctrica4 Fuerzas de enlace5 Fuerzas intermoleculares

Responda correctamente las siguientes cuestiones:

1. CONTESTA BREVEMENTE a) ¿Qué es el enlace químico?b) ¿porqué los aniones tienen mayor volumen que los átomos neutros?c) ¿Cuándo se forman un doble enlace y da un ejemplo?d) Da 5 ejemplos de sustancias que en estado liquido conducen la corriente eléctrica

2. INDICA EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS

a) CH4

b) LiBrg) H2Oh) NH3

39


LABORATORIO DE QUÍMICAc) SO2

d) CO2

e) KClf) MgO

i) HClj) AgFk) Kll) BaO

3. REPRESENTA CON ESTRUCTURA DE LEWIS LOS SIGUIENTES AGREGADOS ATÓMICOS

a) CH4

b) CO2

c) FeS

d) Cl2

Elabore una lista de 3 compuestos polares y 5 no polares

COMPUESTOS POLARES COMPUESTOS NO POLARES______________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ __________________________________

____________________________________________________________________


40



PRÁCTICA No. 9ESTEQUIOMETRÍA: “EFICIENCIA DE UNA REACCIÓN Y FÓRMULA MÍNIMA”

COMPETENCIA

El alumno aplica las relaciones cuantitativas implícitas en una reacción química para determinar la eficiencia de una reacción y encontrar la fórmula mínima de un compuesto.

ANTECEDENTES:

Nota: Con la siguiente información realice un mapa conceptual.

Pureza de los reactivos:

La pureza de los reactivos es fundamental para la exactitud que se obtiene en cualquier análisis. En el laboratorio se dispone de distintos tipos de reactivos (sólidos, líquidos o disoluciones preparadas) tal y como se comercializan. En general, las casas comerciales ofrecen un mismo producto con varias calidades. Es importante que cuando seleccionemos un reactivo su calidad esté en concordancia con el uso que se le va a dar.

En el laboratorio de análisis se utilizan reactivos de calidad analítica que se producen comercialmente con un alto grado de pureza. En las etiquetas de los frascos se relacionan los límites máximos de impurezas permitidas por las especificaciones para la calidad del reactivo o los resultados del análisis para las distintas impurezas. Dentro de los reactivos analíticos pueden distinguirse tres calidades distintas:

Reactivos para análisis (PA): Son aquellos cuyo contenido en impurezas no rebasa el número mínimo de sustancias determinables por el método que se utilice.

Reactivos purísimos: Son reactivos con un mayor grado de pureza que los reactivos “para análisis”. Reactivos especiales: Son reactivos con calidades específicas para algunas técnicas analíticas,

como cromatografía líquida (HPLC), espectrofotometría (UV)…

Hay reactivos que tienen características y usos específicos como los reactivos calidad patrón primario, se emplean en las técnicas volumétricas, o los patrones de referencia.

Eficiencia de una reacción:

En los procesos químicos, todos los reactivos, no se convierten en productos, ya sea por: errores de medición o de peso, formación de sustancias no deseadas, etc. Por ello, la cantidad de productos de

41

http://www.uv.es/gammmm/Subsitio%20Operaciones/5%20Volumetrias.htm


LABORATORIO DE QUÍMICAuna reacción, siempre va a ser menor de lo que se esperaba en teoría. Para obtener el rendimiento se utiliza la siguiente formula.

% Rendimiento = (Cantidad real / cantidad teórica) X 100

En el caso que nos den el % de rendimiento, suponemos que la cantidad que se tiene de los elementos es el 100% y tenemos que obtener el 70%.

Por ejemplo:

Un proceso para generar NO (monóxido de nitrógeno) de manera económica, consiste en quemar amoniaco gaseoso. Tomando en cuenta que la reacción presenta un rendimiento del 70% y que se alimentan 300 kg de amoniaco, calcula según la siguiente reacción:

NH3 + O2 -----------------------> NO + H2O

a) La cantidad real en moles de oxígeno requerida.

b) La masa en kg de monóxido de nitrógeno formado.

Balanceamos la ecuación:

4NH3 + 5O2 ----------------> 4NO + 6H2O

Para obtener el primer inciso, tenemos que:

1 mol (NH3) X 17 kg/mol = 17 kg (NH3)

1mol (NH3) -------------- 17kg (NH3)4mol (NH3) -----------------------X

X= 68 kg (NH3)

68 kg (NH3) ------------------ 5 mol (O2)300 kg (NH3) ------------------X

X= 22.05 mol

Este resultado es lo que obtenemos si el rendimiento es al 100%, pero como se está trabajando al 70% el rendimiento, así que debemos de obtener la cantidad de moles que se obtiene realmente:

22.05 mol -----------100%...X............-----------70%

X= 15.441 mol (valor real de moles obtenidas)

Para el inciso "b", se tiene:42



1mol ( 30kg/mol) = 30kg (NO)

1 mol(NO)----------------30kg (NO)4 mol(NO)----------------X

X= 120kg (NO)

5mol (O2)-----------------120kg(NO)15.441mol(O2)-----------X

X= 370.584 kg (NO)

Pureza

En algunos procesos químicos, los reactivos, no están completamente puros, sino que tienen cierto grado de impurezas. Por ejemplo si se dice que se tiene 100kg de carbonato de calcio con un 83 % de pureza, de los 100kg de materia prima, 83 kg son de carbonato de calcio y los 17 kg restantes son impurezas (agua, cenizas, metales, etc.)

Por ejemplo:

En la siguiente ecuación química:

NaOH + CuCl2---------->Cu(OH)2 + NaCl

considera que se utilizan 80kg de cloruro cúprico con un 75% de presa, calcula:

a. La masa en kg de hidróxido cúprico producido.b. Las moles de hidróxido de sodio que reaccionaron

Primero balanceamos la ecuación:

2NaOH + CuCl2 -------------------> Cu(OH)2 + 2NaCl

Decimos que de los 80 kg de cloruro cúprico (CuCl2), solo el 75% de esta cantidad es CuCl2 y el 25% restante son impurezas, entonces obtenemos la cantidad real de CuCl2 que se tiene:

100%---------------80kg75%-----------------X

X = 60kg

Si decimos que tenemos 134.5 kg de CuCl2 ( pues 1 mol X 134.5 kg/mol= 134.5kg de CuCl2) y tenemos 97.5 kg de Cu(OH)2 (pues 1mol X 97.5 kg/mol = 97.5 kg de Cu(OH)2), con 60 kg de CuCl2, cuantos kg de Cu(OH)2 tendremos.

134.5 kg (CuCl2)-------------97.5 kg (Cu(OH)2)60 kg (CuCl2)------------------X

X = 43.49

43



Para el inciso "b", podemos deducir que si con 134.5 kg de CuCl2 tenemos 2 mol de NaOH, con 60kg de CuCl2, cuantos mol de NaOH tendremos:

134.5 kg (CuCl2)------------2 mol (NaOH)60kg (CuCl2)-----------------X

X = 0.892 mol de (NaOH)

Formula mínima y Formula verdadera:

La fórmula mínima es la que me dice la cantidad relativa de átomos que se encuentra en la molécula. La verdadera, me dice la cantidad real.

Ejemplo:

CH3O es la fórmula mínima (me dice que por cada átomo de C hay 3 de H y 1 de O)C2H6O2 es la verdadera, o molecular, y me indica la cantidad real que hay de cada átomo en la molécula.

MATERIALES:

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 Balanza analítica Zinc en polvo2 Cápsula de porcelana Ácido clorhídrico 6 N3 Espátula 4 Soporte universal con anillo de fierro5 Pinzas para crisol6 Rejilla de alambre con asbesto7 Probeta de 100 ml8 Mechero de Bunsen o 1 parrilla eléctrica9 Desecador10 Balanza Analítica

Procedimiento

1. Pesar una cápsula de porcelana vacía. Registrar este peso como mc. 2. Pesar en una balanza analítica 500 mg de zinc en polvo dentro de la cápsula de porcelana

anterior.3. Con las pinzas para crisol, quitar la cápsula de la balanza analítica y adicionar 10 ml de ácido

clorhídrico 6 N, calentar suavemente la mezcla con el mechero de Bunsen o parrilla eléctrica (use la campana de extracción) hasta que el zinc se disuelva totalmente; en cuanto esto ocurra aumente la llama o el calor de la parrilla hasta evaporar el exceso de ácido clorhídrico.

4. Cuando solo quede un residuo blanco en la cápsula, suspender el calentamiento y dejar enfriar la cápsula en el desecador. Una vez fría, pesar en la balanza analítica y registrar este peso como m1

Resultados

Calcule la masa del residuo por la diferencia de m1 y mc.44



Calcule la fórmula mínima del residuo de la siguiente tabla:

No. ELEMENTO No. ATÓMICO

ATOMOS g RELACIÓN SUBÍNDICE FÓRMULA MÍN.

1 Zn 65 0.5/65 =

2 Cl 35.5 Mr – 0.5/35.5 =

Observaciones:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Cuestionario:

¿Qué sustancia es el residuo blanco y cuál es su fórmula química?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Compare la fórmula real con la fórmula mínima determinada experimentalmente. ¿Cómo resultaron?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Completa y balancea la reacción efectuada entre el zinc y el ácido clorhídrico.

Conclusiones:

REFERENCIAS CONSULTADAS:

45



PRÁCTICA 10:ELECTRODEPOSICIÓN DEL COBRE

COMPETENCIA

El alumno comprenderá las reacciones electrolíticas y relacionará los productos obtenidos con las leyes de la electroquímica.

Fabricar una celda electrolítica con una fuente externa de alimentación eléctrica y observar la electrodeposición de una capa de cobre sobre una cucharilla de acero inoxidable.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Las reacciones de corrosión son de naturaleza electroquímica. Estas reacciones implican una transferencia de electrones entre el metal que sufre el ataque (que actúa como dador electrónico o ánodo) y una segunda sustancia que recibe tales electrones, y que por tanto se reduce, actuando como oxidante en la reacción redox. Muchas partes metálicas se protegen de la corrosión por electrodeposición para producir una fina capa protectora de metal.

En este proceso, la parte que va a ser recubierta constituye el cátodo de una celda electrolítica. El electrolito es una sal que contiene cationes del metal de recubrimiento. Se aplica una corriente continua por medio de una fuente de alimentación, tanto a la parte que va a ser recubierta como al otro electrodo. Un ejemplo de deposición en varias capas es la del cromado de los automóviles. En el cromado, la electrodeposición consta de una capa inferior de cobre, una intermedia de níquel y una capa superior de cromo.

En una celda electrolítica se produce una reacción redox no espontánea suministrando energía eléctrica al sistema por medio de una batería o una fuente de alimentación. La batería actúa como una bomba de electrones, arrancándolos del ánodo y empujándolos al interior del cátodo. Dentro de la celda, para que se mantenga la electroneutralidad, debe ocurrir un proceso que consuma electrones en el cátodo y que los genere en el ánodo. Este proceso es una reacción redox.

En el cátodo tendrá lugar la reducción de un ion al aceptar éste los electrones remitidos desde el ánodo. Los iones positivos (cationes) se dirigirán al polo negativo, llamado cátodo. En el ánodo se generan electrones debido a la oxidación de un metal u otra sustancia. Los electrones son enviados al otro electrodo por la batería. El ánodo pierde por tanto su carga negativa y por esa razón es el polo positivo.

46


LABORATORIO DE QUÍMICAEste esquema general es válido para la electrodeposición del cobre. El metal sobre el que se va

a producir el depósito de cobre se coloca como cátodo (en nuestro caso, la cucharilla de acero inoxidable). El electrolito es una disolución de sulfato de cobre (CuSO4) que aporta Cu++. Por último, el ánodo es un hilo de cobre a cuyos átomos la batería arranca electrones, cargando positivamente este electrodo y generando nuevos iones de cobre.

1MATERIALES:

No.

MATERIAL REACTIVOS

1 Vaso de precipitado de 250 mL Sulfato de cobre II2 Cucharilla de acero inoxidable H2SO4 concentrado3 Alambre de cobre4 Alambre de plomo o de estaño5 Pila comercial de 1.5V, 4.5 V ó 9V.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Tome una varilla de cobre, péselo y átelo al polo POSITIVO de una batería o pila comercial utilizando alambre de soldadura de estaño para conectar el cobre y la pila.

2. A continuación, tome una cucharilla de acero inoxidable limpia y seca, pésela y átela al polo NEGATIVO de la pila, empleando otro alambre de estaño.

3. Preparar en un vaso de precipitados de 250 ml, una solución de sulfato de cobre (15 g en 200 mL de agua destilada) y añadir 15 ml de ácido sulfúrico concentrado.

4. Introducir luego los dos electrodos y esperar. Cuando se observe la capa de cobre electrodepositada sobre la cucharilla, sacar ésta de la celda electrolítica y secarla en estufa a 100 ºC durante 10 ó 15 minutos.

5. Volver a pesarla. La diferencia de pesos entre la cucharilla al final de la práctica y al principio corresponderá a la cantidad de cobre electrodepositado. A partir de este dato, y conociendo el tiempo que ha durado la electrodeposición, puede calcularse la intensidad de corriente circulante en la celda.

6. Con los datos recabados llene la siguiente información:

Objeto Peso inicial Peso finalVarilla de cobreCucharilla de aceroMaterial electrodepositado

Tiempo de electrodeposición: ______________________

7. Escriba las hemirreacciones de la celda del proceso efectuado:

47



8. Desarrolla los cálculos necesarios para calcular la intensidad de corriente circulante por la celda electrolítica.

Intensidad de corriente: ___________________________

CUESTIONARIO:

1. ¿De qué manera podríamos llevar a cabo una deposición “espontánea” de cobre (sin el concurso de una fuente externa de energía) sobre otro metal? Describe el proceso y su mecanismo.

2. ¿Qué otros ejemplos de deposiciones espontáneas de unos metales sobre otros se podrían mencionar, de acuerdo con los datos de la tabla de potenciales de reducción estándar?

REFERENCIAS CONSULTADAS:

48



ANEXO I:

Diversos materiales de laboratorio:

49



50



51



52


LABORATORIO DE QUÍMICAANEXO II:

Diversos dispositivos de laboratorio:

Dispositivo de destilación: Dispositivo de filtración:

Dispositivo de titulación: Dispositivo de extracción:

Dispositivo de reflujo: Dispositivo para destilación por arrastre de vapor:

53


LABORATORIO DE QUÍMICAANEXO III

TABLA DE CATIONES Y ANIONES

54


LABORATORIO DE QUÍMICAREFERENCIAS CONSULTADAS:

Patiño Jaramillo, Margarita. Química básica: prácticas de laboratorio. Instituto Tecnológico Metropolitano. Dirección Fondo Editorial. Colombia. Consultado el 28 de agosto de 2012 de la URL http://books.google.com.mx/books?id=BZPfj8pN8iwC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false.

Cruz Alejandro; Muñoz Herrera Alejandro; Jiménez Rodríguez, Amelia R.; Rizo Zúñiga, Benito, et.al. Química General Aplicada: Manual de Laboratorio. UPIBI. IPN. Agosto 2006. Consultado el 24 de agosto de 2012 de la URL:http://www.comunidades.upev.ipn.mx/UPIBI/Documentos%20compartidos/Materiales%20de%20Pr%C3%A1cticas/Manual%20de%20Pr%C3%A1cticas%20de%20Qu%C3%ADmica%20General%20Aplicada.pdf.

Osorio Giraldo, Rubén Darío. Manual de Técnicas de Laboratorio Químico. Colección ciencia y Tecnología, Medellín Colombia. 2009. Consultado el 24 de agosto de 2012 de la URL: http://books.google.com.mx/books?id=vv_w_FC4vNUC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false

De Anda, Cárdenas, Pascual; Jara Castro, Sandra; Vivas Arceo, Ma. del Refugio; Flores de León, Herminia y Rodríguez Bautista Ma. de los Angeles. Química 2.Umbral Editorial, S.A. de C.V. Zapopán Jalisco, México. Consultado el 20 de agosto de 2012 de la URL http://books.google.com.mx/books?id=1bvEJPkLfI0C&pg=PA217&lpg=PA217&dq=practicas+periodicidad+quimica&source=bl&ots=r9GgY1vli_&sig=HbJxYRD6EZhx1k4ZmV4ZJvzXvz8&hl=en&sa=X&ei=eyw8UJXTBcLY0QGoz4GwDg&ved=0CDAQ6AEwAQ#v=onepage&q=practicas%20periodicidad%20quimica&f=false.

”…………………………………….…..3

55

http://books.google.com.mx/books?id=1bvEJPkLfI0C&pg=PA217&lpg=PA217&dq=practicas+periodicidad+quimica&source=bl&ots=r9GgY1vli_&sig=HbJxYRD6EZhx1k4ZmV4ZJvzXvz8&hl=en&sa=X&ei=eyw8UJXTBcLY0QGoz4GwDg&ved=0CDAQ6AEwAQ#v=onepage&q=practicas%20periodicidad%20quimica&f=false



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