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UIA-Metro Departamento de Ciencias Naturales Lab Qumica general II Feb mayo de 2011

Recinto Metropolitano Facultad de Ciencias y tecnologa Departamento de Ciencias Naturales

MANUAL DE LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II (LAB-CHEM 2212)

NOVIEMBRE 2011 Luis A. Arias Derechos Reservados Uso del equipo y cristalera, informacin til Feb/2011 Pg. 7

UIA-Metro Departamento de Ciencias Naturales Lab Qumica general II Feb mayo de 2011

INDICE GENERALProntuario del laboratorio Lista de informacin y actividades Informacin 1 2 3 4 5. 6 Exp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Uso de cristalera y equipo Cifras significativas Notacin cientfica Tabla de Aniones y cationes Tabla de compuestos moleculares Tabla de Acidos y bases comunes Ttulo Cmo son las molculas? Por qu el alcohol es soluble en agua y el aceite no ? Cmo son los slidos? Cmo podemos describir una solucin? Cunto tiempo me toma? Cmo podemos describir un equilibrio? Se puede alterar un equilibrio? Cun agrio es el vinagre? Por qu algunas cosas saben agrias? Cmo funciona un amortiguador? Cun activo son los metales? 15 19 22 25 29 34 37 42 45 50 55 7 11 12 13 14 14 3

Luis A. Arias Derechos Reservados Uso del equipo y cristalera, informacin til Feb/2011 Pg. 8

UIA-Metro Departamento de Ciencias Naturales Lab Qumica general II Feb mayo de 2011

USO ADECUADO DE LA CRISTALERIA Y EL EQUIPO DE LABORATORIO BALANZAS: En el laboratorio de Qumica General se utilizan comnmente dos tipos de balanzas para medir masas: la balanza de plataforma y la balanza electrnica. AI medir masa se recomienda: asegurar que la balanza este nivelada y que est en cero mantener la balanza limpia y seca. Limpiar la balanza inmediatamente si hay algn derrame. no pesar objetos calientes. regresar la balanza a cero, Iuego de concluir la pesada. EQUIPO VOLUMETRICO: Existen diversos instrumentos para medir volumen: probetas (cilindros graduados), pipetas para transferir, pipetas Mohr y buretas. Estos instrumentos estn hechos de cristal y estn calibrados para medir con diversos grados de exactitud el volumen de un Iquido. Esta cristalera debe estar escrupulosamente limpia y al utilizarse debe estar seca. Probetas: Se utilizan para medir volmenes aproximados de lquidos. AI colocarse el lquido en la probeta, la superficie superior del lquido es cncava. A esta superficie se Ie conoce como el menisco. AI hacerse una medida de volumen, la lectura se hace en la base del menisco. Para evitar errores de paralelaje, la vista debe estar a nivel del menisco al hacer la medida. Algunas probetas se calibran para contener un volumen. UsuaImente se identifican con las Ietras "TC" (to contain) grabadas en el vidrio. El volumen que se transfiere de este tipo de instrumento es algo menor que el volumen medido porque hay una cantidad de lquido residual que se queda pegada a las paredes del recipiente. Hay otras probetas- que son para transferir, ''TD'' (to deliver) y el volumen real que se transfiere es un poco mayor que el volumen medido, para compensar por el Iquido residual. Las probetas vienen en diversos tamaos, pero en Qumica General se utilizan comnmente las de 10 mL, 25 mL, 50 mL y 100 mL. EI estudiante podr medir cualquier volumen ( 1 mL en muchos casos) hasta el volumen mximo de la probeta. La forma adecuada para leer el menisco evitar un error de paralelaje se ilustrar o repasar segn corresponda. Pipetas: Hay pipetas Mohr y Ias pipetas para transferir (TD). La pipeta para transferir solo mide un volumen mientras que Ia pipeta de Mohr est graduada para medir diversos volmenes (comnmente a Ia dcima del mililitro) hasta su volumen mximo. Las pipetas de transferencia vienen en varios tamaos, pero las ms usadas en Qumica General son las de 5 mL, 10 mL y 20 mL. Las pipetas de Mohr ms usadas son las de 5 y de10 mL. EI uso correcto de las pipetas requiere unas destrezas manuales especficas. Debe seguirse un procedimiento particular para el uso del bulbo de succin. Recuerda que no se permite lIenar las pipetas can la boca an cuando lo que se desee medir sea agua. EI procedimiento adecuado para usar la pipeta con el bulbo es: Luis A. Arias Derechos Reservados Uso del equipo y cristalera, informacin til Feb/2011 Pg. 9

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(a) (b) (c)

Coloca el bulbo en la boca de la pipeta usando la mano ms diestra para sujetar eI buIbo. Presiona el buIbo para sacar el aire. Inserta la pipeta en el Iquido. Permite que el bulbo se expanda lentamente para hacer subir el lquido. No permitas que el lquido entre en el bulbo. Cuando eI lquido est a 1 cm sabre la marca quita el bulbo y coloca el dedo ndice de la mano menos diestra sobre la boca de Ia pipeta. Saca la pipeta del lquido y seca su exterior. Descarga el exceso de lquido en un recipiente hasta que el menisco coincida con la marca. Acerca la punta de la pipeta a la pared interna del recipiente para descargar la ltima gota. Permite que el volumen medido en la pipeta se descargue por gravedad en el recipiente del experimento. Nuevamente, toca la pared del recipiente para descargar Ia ltima gota. No soples el lquido restante en la pipeta. La pipeta est calibrada para descargar el volumen correcto dejando ese lquido en la pipeta.

(d)

(e) (f)

Buretas: La bureta se utiliza principalmente para hacer titulac:iones. Para titular con precisin se requiere que las buretas puedan vaciarse libremente, estn bien limpias y que la llave de paso no muestre prdida de Iquido. Es necesario asegurar que: 1. 2. 3. la punta capilar est limpia y sin obstruccin. no haya agua alojada en el interior de la bureta. Debe lavarse con agua caliente- detergente y con un cepillo de bureta, luego enjuagarse con agua corriente y finalmente enjuagarse con agua destilada. Si la llave de paso muestra la salida del lquido, sta debe lubricarse si es de cristal. La IIaves de tefln no necesitan lubricarse. En este ltimo caso debe aumentarse la tensin de la tuerca que sujeta la llave.

AI usarse la bureta, es necesario sujetarla al soporte de hierro con una grapa de bureta. Tambin debe enjuagarse con 3-5 mL de la solucin con la cual se va a llenar la bureta. La bureta se llena con la ayuda de un embudo. El nivel del lquido inicialmente debe sobrepasar la lnea del cero, para pcder vaciarla hasta lograr que la base del menisco del lquido lIegue a la lnea del cero y Ia punta capiIar est llena y sin burbujas de aire. Si se est utiIizando la bureta por primera vez, se debe examinar las graduaciones antes de IIenarse. Usualmente cada gradacin representa un mililitro, comenzando con el cero en la parte superior y llegando a la mxima capacidad de la bureta en la parte inferior. Como resultado, la bureta mostrar el volumen del lquido que se ha descargado, en vez del volumen que queda en la bureta. Los espacios entre las Ineas pemritirn hacer estimados de volmen al 0.01 mL. Una lectura de 9.34 mL y 17.60 mL es comn. Lecturas como 9.3 mL y 17.6 mL no son accptables. Llena Ia bureta hasta sobrepasar Ia marca del cero con la llave cerrada.. Abre la llave completamente para permitir que el lquido salga rpidamente y desaloje cualquier burbuja de aire en la punta. Lleva el menisco hasta la marca del cero. Esta sera la Iectura inicial. AI descargar un volumen de lquido de la bureta, se toma una segunda Iectura del volunen. El volumen descargado ser la diferencia entre el volumen final y eI Luis A. Arias Derechos Reservados Uso del equipo y cristalera, informacin til Feb/2011 Pg. 10

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volumen inicial. La mejor tcnica para titular (para una persona que usa su mano derecha) se ilustra en Ia figura a continuacin. Vea que la mano izquierda se utiliza para abrir y cerrar la llave. La presin ejercida por esta mano en la llave mantiene la llave en su sitio, evitando que se salga el lquido por Ia llave. Con prctica, es posible ajustar la llave para conseguir descargar tan poco como media gota del lquido del extremo del capilar. La mano derecha se utiliza para agitar el matraz.

1.

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CRISTALERA Y EQUIPO COMUN

embudos

grapa

cuadrado de tela de amianto

probetas graduadas

gradilla de madera anillo de hierro

agarradera de grapa pinzas Mohr

esptula agarradera de tubo de ensayo

embudo Bchner

cepillos

matraz de filtracin

mortero de porcelana con pistil o mano

gotero botella de lavado

Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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matraz Erlenmeyer vasos de precipitacin matraz volumtrico o aforado

plancha de calentamiento con motor de agitacin magntica

termmetro

soporte de hierro

Informacin de utilidad 1. CIFRAS SIGNIFICATIVAS

AI hacer medidas es importante entender que en toda medida existe un grado de error. Estos pueden surgir por el instrumento utilizado para hacer la medida y por la persona que hace la medida Por esa razn, toda medida no puede considerarse como una cantidad exacta. Estas medidas, en muchas ocasiones, se utilizan para hacer cIculos numricos. Es necesario velar que los resultados de tales cIculos no indiquen una exactitud que no concuerda con la exactitud de las medidas utilizadas en las operaciones. Una manera de manejar las medidas al hacer cIculos numricos es hacer uso de las cifras significativas. Las reglas a continuacin ayudan a presentar el resultado de un clculo numrico tomando en consideracin los errores Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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en cada medida. 1. 2. 3. 4. 5. Todo nnero diferente de cero es significativo. (1,:2,3, ) El cero entre dos dgitos diferentes a cero, es significativo. (304) Todo cero a la izquierda de un nmero no es significativo. (00007, 0.765, 0.056) El cero al final de un nmero, despus del punto decimal, es significativo. (34.570, 0.22800) El cero al final de un nmero, antes del punto decimal puede o no ser significativo. (5500, 250000)

Operaciones Matemticas y Cifras Significativas 1. 2. 3. Al multiplicar o dividir, el resultado no puede tener ms cifras significativas que cualquiera de los nmeros originales en la operacin. Al sumar y restar, el resultado no puede tener ms dgitos a la derecha del punto decimal que cualquiera de los sumandos en Ia operacin. Para ajustar el resultado a las reglas anteriores, es necesario redondear Ios resultados de acuerdo a Ias cifras significativas recomendadas. Para redondear, si el primer dgito que se quiere eliminar es menor de 5, se elimina con todos Ios dgitos que Ie siguen. Si el primer dgito que se quiere eliminar es 5 o mayor de 5 se aade 1 al dgito y se eliminan los dgitos que Ie siguen. (indicacin prctica para este curso).

Definiciones: Exactitud: la proximidad del valor de una medida al valor real. Precisin: Ia proximidad que existe entre los valores de medidas independientes con el mismo instrurnento. NOTACIN CIENTFICA Cuando las cantidades numricas son muy grandes o muy pequeas, se hace necesario utilizar una representacin numrica que facilite las operaciones con esas cantidades. La notacin cientfica es un mtodo representativo para simplificar la expresin de tales cantidades. Para usar la notacin cientfica se convierte el nmero a un nmero entre 1 y 10 multiplicado por 10 elevado a un exponente (positivo o negativo). 8137.6 = 8.1376 x 103 Si para conseguir cambiar el nmero a la notacin cientfica, es necesario mover el punto decimal hacia la IZQUIERDA, como en el ejemplo, el exponente de la base 10 ser positivo, cuantas veces fue necesario mover el punto decimal. Si para conseguir cambiar el nmero a la notacin cientfica, es necesario mover el punto decimal hacia la DERECHA, como en el ejemplo siguiente, el exponente de la base 10 ser negativo, cuantas veces fue necesario mover el punto decimal. 0.0257 = 2.57 x 10-2 Si Ia cantidad esta expresada en notacin cientfica y se desea representar el nmero fuera de la notacin: Si el exponente es positivo, se mueve el punto decimal hacia la DERECHA cuantos sitios decimales indique el exponente. Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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Si el exponente es negativo, se mueve el punto decimal hacia la IZQUIERDA cuantos sitios decimales indique el exponente. 3.78 x 10-5 = 0.0000378 1.09 x 103 = 1090 La notacin cientfica tiene que conservar en su expresin el nmero de cifras significativas del nmero original. Operaciones matemticas con Nmeros en Notacin Cientfica Al sumar o restar las expresiones en notacin cientfica es necesario que tengan el mismo exponente de 10. Al multipIicar los exponentes de la base 10 se suman. Al dividir, los exponentes de 10 se restan. TABLA DE ANIONES Y CATIONES CATIONES Al3+ NH4+ Ba2+ Cd Ca2+ 2+ +

ANIONES BrCO32ClO3Cl-

aluminio amonio bario cadmio calcio cesio cromo III cobalto II, cobaltoso cobre I, cuproso cobre II, cprico hidrgeno hierro II, ferroso hierro III, frrico plomo II, plumboso litio magnesio manganeso II, manganoso mercurio I, mercurioso

bromuro carbonato clorato cloruro cromato cianuro dicromato dihidrofosfato fluoruro hidruro bicarbonato, hidrgeno carbonato hidrofosfato hidrosuslfato hidrxido yoduro nitrato nitruro xidoPg. 40

CrO42CN Cr2O72H2PO4FHHCO3HPO42HSO4-

Cs

Cr3+ Co2+ Cu+ Cu2+ H+

Fe2+ Fe3+ Pb2+ Li+ Mg2+ Mn2+

OH I-

NO3N3O2-

Hg22+

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K+ Ag+ Na+ Au+ Sr2+ 2+

potasio plata sodio oro I, auroso estroncio estao II, estanoso zinc oro III, arico

MnO4O22PO43NO2SO42S2-

permanganato perxido fosfato nitrito sulfato sulfuro tiocianato sulfito

Sn Zn

2+

SCN

Au3+

SO32-

TABLA DE COMPUESTO MOLECULARES HCl HBr SiC CO N2O4 CH4 NH3 H2O cido clorhdrico cido bromhdrico carburo de silicio monxido de carbono tetrxido de dinitrgeno metano amonaco agua CO2 SO2 SO3 NO2 B2H6 SiH4 PH3 H2S dixido de carbono dixido de azufre trixido de azufre dixido de nitrgeno diborano silano fosfina sulfuro de hidrgeno

TABLA DE ACIDOS Y BASES ACIDOS HCl HBr HI HCN H2S HClO4 HClO3 HClO2 HClO H3PO4 cido clorhdrico cido bromhdrico cido yodhdrico cido cianhdrico cido sulfhdrico cido perclrico cido clrico cido cloroso cido hipocloroso cido fosfricoPg. 41

BASES NaOH KOH Ba(OH)2 Ca(OH)2 NH3 hidrxido de sodio hidrxido de potasio hidrxido de potasio hidrxido de bario amonaco

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HNO3 H2SO4 H2CO3

cido ntrico cido sulfrico cido carbnico

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EXPERIMENTO # 1 COMO SON LAS MOLECULAS? INTRODUCCION Los tomos al reaccionar unos con otros forman compuestos. Los tomos en estos compuestos se mantienen unidos por enlaces. Los enlaces que hemos discutido hasta el momento son: enlace inico y enlace covalente. El enlace inico se caracteriza por la presencia de cationes y aniones que se mantienen unidos por la atraccin de fuerzas electrostticas. El enlace covalente se caracteriza por el compartir de electrones entre los tomos que lo constituyen. Hay compuestos nicamente con enlaces covalentes y hay otros con enlaces inicos. Ms, sin embargo, existen compuestos con una combinacin de estos enlaces. Para representar los enlaces se puede utilizar la estructura de Lewis, la cual indica la utilizacin de los electrones de valencia en la formacin de los enlaces. Esta representacin resulta ser un dibujo plano de las molculas. En realidad, los tomos en las molculas asumen posiciones en el espacio a diversos ngulos unos de otros. Para poder tener una idea de la tridimensionalidad de las molculas es necesario hacer uso de una o ms teoras: VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) o hibridacin. (Capitulo 7 de McMurray) La teora de VSEPR utiliza directamente la estructura de Lewis y clasifica los electrones de valencia en pares, como nubes de carga que pueden formar un enlace o pueden estar en la molcula como pares de electrones no compartidos. Estas nubes de carga se repelen y tratan de estar lo ms lejos unas de otras para reducir las repulsiones entre las cargas negativas; La nube de carga que forma enlaces puede corresponder a un enlace sencillo, a uno, doble o a uno triple. Cada par de electrones no compartidos corresponde a una nube de carga La teora de VSEPR establece que un tomo unido a otro tiene una nube de carga entre los dos tomos, estos estn localizados uno en lnea recta al otro, o sea, lineal. Si un tomo tiene dos nubes de carga, la posicin relativa de estas nubes es de 180 (lineal). Si un tomo tiene tres nubes cargadas, la posicin relativa de estas es de 120 (triangular planar). Si tiene cuatro nubes de carga, la posicin relativa de las nubes es de 109.5 (tetrahedro). Si tiene cinco nubes, la posicin relativa de stas genera una estructura bipiramidal triangular. Con seis nubes de carga se genera una estructura octahedral.(Ver la tabla adjunta) Los tomos al estar unidos por enlaces covalentes pueden mostrar una mayor o menor habilidad para atraer los electrones que son compartidos en el enlace. A esta caracterstica se Ie conoce como electronegatividad. La diferencia en electronegatividad entre los dos tomos que forman el enlace covalente determina si en ese enlace existe polaridad ( hay una distribucin no equitativa de la densidad electrnica o existen polos positivos y negativos). EI enlace covalente podra clasificarse a base de polaridad desde un enlace covalente puro, a un enlace covalente polar hasta el extremo de la polaridad que sera el enlace inico. La polaridad de un enlace se representa como un vector, el dipolo del enlace. El vector tiene magnitud y direccin y apunta hacia el tomo ms electronegativo. Por ejemplo: el enlace entre H y Cl en HCI, muestra un momento dipolo hacia el Cl, indicando que el H queda parcialmente positivo ( +) Y el CI queda parcialmente negativo ( -). La letra griega delta ( ) representa una carga parcial.

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La electronegatividad del CI es de 3.0 y la de hidrgeno es de 2.1, por lo tanto la diferencia en electronegatividad entre los dos es de 0.9. Se puede establecer una regIa general que ayude a predecir la polaridad de un enlace, calculando la diferencia entre las electronegatividades de cada tomo en un enlace y comparando esta diferencia contra una escala como la siguiente: diferencia en electronegatividad clasificacin 2 o ms inico 1.99 a 0.5 covalente polar menor de 0.5 covalente no polar

Cuando la molcula tiene ms de un enlace, es necesario considerar la polaridad de cada enlace para determinar si la molcula es polar, si tiene momento dipolo o no. Esto se consigue, considerando la polaridad de cada enlace y conociendo la direccin de los vectores respectivos para estimar si la resultante de la suma de los vectores es igual o diferente de cero. Si la resultante es cero, la molcula no tiene una polaridad neta y se considera no polar. Si la resultante no es cero, la molcula se considera polar. Para hacer el estimado de la resultante de los vectores de polaridad de cada enlace, es necesario tener una idea de la geometra de la molcula, su estructura tridimensional. VSEPR 1. 2. Escribe su estructura Lewis a partir de un tomo central pre-seleccionado, representado por (A). Determina el nnero de nubes de cargas que hay alrededor del tomo central. Estas nubes se determinan: a. contando el nmero de nubes de carga de enlaces presentes alrededor del tomo (A). Este nmero de nubes de carga se representa con la letra (B). b. contando el nmero de nubes de carga de electrones no compartidos alrededor del (A). Este nmero se representa con la letra (E). Escribe la clasificacin VSEPR para la molcula combinando los A, B y E. Por ejemplo: CH4 sera representada por AB4 (C como tomo central, con 4 nubes cargadas de enlaces = 4B) HCl sera ABE3 (Cl como tomo central, una nube carga de enlace = B y 3 nubes cargadas de electrones no compartido = 3E) 4. Establece con una tabla de clasificacin de VSEPR con las geometras respectivas.

3.

HIBRIDACION Bajo la Teora de Hibridacin, la formacin de un enlace ocurre cuando los orbitales atmicos de dos tomos se acercan lo suficiente como para uno atraer el electron del otro y viceversa. AI ocurrir esto se comparten los electrones y se forma el enlace. Si los orbitales interaccionan cabeza a cabeza, en lnea recta, el enlace que se forma es un enlace sigma ( ). Si la interaccin entre los orbitales ocurre por un acercamiento lateral, paralelo a los orbitales, el enlace que se forma es un enlace pi ( ). En la hibridacin, los orbitales que se utilizan para Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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formar enlace se combinan para hacer orbitales hbridos de igual energa. Por ejemplo, si un orbital s se hibridiza con un orbital p, se forman dos orbitales hbridos sp, de igual energa entre s, pero de menor energa que un orbital p y mayor energa que un orbital s. Estos orbitales hbridos se repelen igual que las nubes cargadas del VSEPR y por lo tanto tratarn de localizarse lo ms lejos posibles uno del otro. (Capitulo 7, Tabla 7.5, pag. 279, McMurray) Si se considera un tomo en la estructura Lewis de una molcula y se determina a cuantos tomos est unido. Si est unido a un tomo necesitar por lo menos un enlace sigma, si est unido a dos, dos enlaces , y as sucesivamente. Si tiene un enlace doble, requiere un enlace , si tiene un enlace triple, 2 enlaces , y as sucesivamente. Un tomo con 4 , es sp3, con 3 y un , es sp2, con 2 y 2 , es sp. Utilizando la Tabla 7.5, se puede asignar la hibridacin correspondiente a cada tomo y la geometra de la moIcula. PROCEDIMIENTO A. El instructor te asignar 6-8 compuestos para determinar su geometra y hacer una prediccin cualitativa de su polaridad. Puedes trabajar en grupos de tres estudiantes. Tu tarea es: Escribir la estructura de Lewis para cada molcula asignada. Seguir los pasos especificados anteriormente para asignar la geometra molecular de los compuestos. Hacer un modelo molecular para cada molcula asignada. Dibujar la geometra molecular de cada molcula en tu libreta. Predecir la polaridad de las molculas. Para las molculas asignadas, establece la hibridacin de cada tomo.

1. 2. 3. 4. 5. B.

Molculas sugeridas: 1. Etano 2. Etino 3. Etileno 4. Agua 5. Bixido de carbono 6. Amonaco 7. Ozono 8. Formaldehdo 9. Acido frmico 10. Dixido de azufre 11. Acido cianhdrico 12. Etanol 13. Metanol 14. Acetona 15. Acido sulfrico 16. Perxido de hidrgeno 17. Tricloruro de aluminio 18. Pentacloruro de fsforo 19. Borano 20. Benceno 21. Acetonitrilo 22. Diclorometano 23. Tetracloruro de carbono 24. Cloroformo Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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EXPERIMENTO # 2 POR QUE EL ALCOHOL ES SOLUBLE EN AGUA Y EL ACEITE NO? INTRODUCCION Tu experiencia diaria te dice que la sal, el azcar y el alcohol se disuelven en el agua. Sin embargo, tambin sabes que el aceite y la gasolina no se comportan de la misma manera. Por otro lado, cuando trabajas en el motor de un carro, la grasa que se te pega en las manos no la puedes lavar con agua. Necesitas un disolvente particular para hacer esta tarea. La pregunta que te podras hacer es: Qu diferencia hay entre estos materiales? A qu se debe este fenmeno? MEDIDAS DE SEGURIDAD En este experimento se utiliza una variedad de disolventes como lo son: hexano, pentano, tolueno, etanol, cloroformo, etilenglicol y glicerol. Algunos de estos disolventes son inflamables y otros pueden causar alguna irritacin en la piel. EI etanol que se utiliza est "denaturalizado" (se Ie aadi fenolftaleina para impedir que sea ingerido para el consumo humano). EI etilenglicol puede ser txico si es ingerido por accidente. La exposicin a tolueno y cloroformo puede causar efectos dainos prolongados. Es aconsejable evitar su inhalacin. Se deben mantener tapados los recipientes que contengan estos disolventes. Las gafas protectoras se tienen que utilizar todo el tiempo. Cualquier cantidad de disolvente que requiera desecharse, debe echarse en las botellas de desperdicios colocadas en los extractors. Si se tiene duda sobre la disposicin de algn material, pregunte al instructor. Los termmetros son frgiles y deben sujetarse con grapas a un soporte de hierro cuando sea conveniente. No deben dejarse libres sobre la mesa. En la eventualidad de que se rompa el termmetro, debe informar de inmediato al instructor para proceder a recoger el mercurio derramado. NO TOQUE El MERCURIO. PRE-LABORATORIO Utiliza las referencias disponibles para conseguir: 1. 2. 3. La formula y la estructura geomtrica de todas las sustancias utilizadas en ele experimento. La densidad a temperatura ambiente y 1 atm, de las sustancias lquidas a ser utilizadas. La polaridad de las sustancias.

HIPOTESIS Establece a que se puede deber el que unas sustancias son solubles en otras y algunas no lo son. PROCEDIMIENTO A. Lquido en lquidoPg. 46

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Aade 5 mL de hexano a un tubo de ensayo y 5 mL de pentano a otro. Coloca los tubos en la gradilla y toma la temperatura del lquido en el primer tubo. Permite que el termmetro lIegue a equilibrio termal. Aade el contenido del segundo tubo al primero. Agita la mezcla con un agitador de vidrio. Toma la temperatura de la mezcla y anota tus observaciones. Repite este proceso con las siguientes combinaciones; etanol y agua, etanol y hexano, hexano y agua. 1. 2. 3. 4. 5. Cules mezclas son homogneas? Cules son heterogneas? Si hay ms de una capa o fase, determina cul sustancia est en la parte superior y cul est en la parte inferior. Qu es una solucin? Qu es el soluto? Qu es el disolvente? Qu significa que la temperatura aumente o disminuya al hacer la mezcla? Cmo se explican las observaciones a base de la polaridad de las sustancias mezcladas?

Coloca 4 tubos de ensayo en la gradilla y aade a cada uno 1 mL (20 gotas) de tolueno. Aade al primer tubo 1 mL de agua, al segundo 1 mL de etanol, al tercero 1 mL de etilenglicol y al cuarto 1 mL de glicerol. Tapa cada tudo con un corcho o parafina y agita. Permite que los tubos reposen destapados en la gradilla y anota tus observaciones. 6. 7. 8. 9. 10. Cules mezclas son homogneas? Cules son heterogneas? Cules sistemas son soluciones? Cules sustancias son miscibles? Cules inmiscibles? En los sistemas heterogeneous, cul sustancia est en la capa superior? Inferior? Cmo se explican las observaciones a base de la polaridad de las sustancias mezcladas?

Aade a cada tubo de los anteriores, 1 mL de etanol. Tapa y agita. Anota tus observaciones despus de dejarlos reposar destapados. Observa los volmenes relativos de las capas en los sistemas heterogneos. 11. 12. B. Qu ocurri con el etanol en cada tubo? Cmo se explican las observaciones a base de la polaridad de las sustancias mezcladas?

Slido en lquido

Coloca 4 tubos de ensayo en la gradilla. Aade 1 mL de agua al primero, 1 mL de etanol al segundo, 1 mL de tolueno al tercero y 1 mL de cloroformo al cuarto. Usando una microesptula, aade dos cristalitos de yodo a cada tubo. Tapa y agita vigorosamente. Deja reposar los tubos en la gradilla y anota tus observaciones. Repite el procedimiento sustituyendo el yodo por dos cristalitos de permanganato de potasio. 13. En cules disolventes se disue!ve el yodo? el permanganato de potasio?Pg. 47

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14.

Cmo se explican las observaciones a base de la polaridad de las sustancias mezcladas?

TRATAMIENTO DE DATOS Organiza tus observaciones en tablas. Despus de cada tabla debe haber una descripcin del patrn de comportamiento que se observa. La informacion solicitada en cada pregunta debe ser parte de las observaciones anotadas. Los datos de referencia deben incluirse en el informe en forma tabulada si es posible. DISCUSION Qu se entiende por la propiedad de solubilidad? Qu el un disolvente polar? Da ejemplos. Qu es un disolvente orgnico? Da ejemplos. Qu principio de solubilidad se puede inferir al relacionar las observaciones recopiladas y la polaridad de las sustancias? EJERCICIOS DE APLICACION 1. Utiliza el concepto de fuerzas intermoleculares para explicar las siguientes observaciones: a. b. c. 2. CH4 tiene un punto de ebullicin normal menor que el NH3. I2 tiene un punto de fusin menor que KCl. NaBr no es soluble en benceno (C6H6)

Organiza los siguientes en orden ascendente de solubilidad en agua a Temperatura de saln y 1 atm: N2, LiCl, Br2, CH3OH

3.

Considera los siguientes alcoholes: metanol (CH3OH); etanol (CH3CH2OH); propanol (CH3CH2CH2OH); butanol (CH3CH2CH2CH2OH). Predice cul de estos alcoholes ser el mejor disolvente para cada una de las siguientes sustancias: a. b. c. d. Br2 KCl CH3CH2CH2CH2CH3 CCl4

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EXPERIMENTO # 4 COMO PODEMOS DESCRIBIR UNA SOLUCION? INTRODUCCIONMuchas veces usamos Ios trminos concentrado y diluido cuando hablamos de jugos congelados o cuando describimos nuestro caf. Sin embargo, qumicamente, ambos trminos se refieren a soluciones. Las soluciones son mezclas homogneas de dos o ms sustancias. Una solucin puede resultar de Ia combinacin de sustancias en cualquier estado: lquido y lquido, slido y lquido, gas y gas, entre otras. No importa el estado de la solucin, sus componentes pueden ser clasificados como disolvente o soluto. Si preparas una soIucin de azcar en agua, crees que esa solucin sera igual a la solucin de azcar en agua que preparara tu compaero de laboratorio? Cmo podemos describir una solucin? Cul es el disolvente y cul es el soluto? Cmo prepararas una solucin especfica? Estas y otras preguntas podrs contestarlas en esta actividad. MATERIALES Sulfato de cobre, CuSO4 5H2O Pipetas de 10 mL Pipetas de 5 mL Matraz volumtrico de 100 mL Matraz volumtrico de 250 mL Vasos de precipitacin de 400 mL Probetas de 100 mL Balanza PROCEDIMIENTO A. Por ciento por peso (grupo de dos estudiantes) Pesa 2 g de sulfato de cobre pentahidratado y disulvelo en 200 g de agua. 1. 2. 3. Cmo vas a hacer esto? Qu instrrumentos o equipo vas a usar? Cul es el soluto? Define. Cul es el disolvente? Define .

Calcula la concentracin en porciento y determina su densidad. 4. 5. B. Qu clculos tienes que hacer? Cmo vas determinar la densidad de la solucin? Molaridad (por mesa)Pg. 49

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Para esta parte de la actividad el grupo de trabajo estar constituido por los estudiantes que comparten la misma mesa de laboratorio. Tu grupo preparar 100 mL de cada una de las siguientes soluciones de sulfato de cobre (hidratado): 1. 6. 7. 8. 0.06 M 2. 0.05 M 3. 0.03 M 4. 0.01 M

Qu significa molaridad? Qu informacin necesitas para calcular la cantidad de soluto que se requiere pesar para preparar la solucin? Cmo vas a preparar la solucin asignada? Qu instrumentos vas a usar para garantizar la exactitud de la concentracin? Qu cuidados debes tener al usar las pipetas? el matraz volumtrico?

USO DEL SPECTRONIC 20 El instrumento debe haber estado calentndose por 15-20 min, antes de utilizarse. El botn superior debe colocarse en el largo de onda de 600 nm. Todas las lecturas deben hacerse con el compartimiento de la muestra cerrado. Para calibrar el instrumento: a. Con el compartimiento vaco y cerrado, ajusta el botn ala izquierda a cero % de transmitancia. b. Llena la cubeta con partes de agua destilada. c. Limpia el exterior de la cubeta con papel suave y colcala en el compartimiento. d. Cierra el compartimiento y ajusta con el botn de la derecha la escala a 100% de transmitancia. e. Saca la cubeta, la cual ser el "blanco" para la calibracin. f. Coloca la cubeta con la muestra a analizarse. Cierra el compartimiento. g. Lee la absorbancia. Cada vez que cambies de solucin debes repetir este procedimiento de calibracin. El diagrama siguiente muestra los components principales e internos del instrumento:

Relaciones matemticas Io = IT + I A Donde Io es la intensidad de luz incidente, IT es la intensidad de la luz transmitida e IA es la Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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intensidad de la luz que absorbe la muestra.

C.

Determinacin de la concentracin

Calibra el instrumento. Mide la absorbancia y tramitancia a 600 DID. Tu grupo de mesa tiene que medir la absorbancia de las cuatro (4) soluciones de sulfato de cobre (II) hidratado preparadas en la parte B y compartir los datos. Adems, cada pareja tambin determinar la absorbancia de la solucin preparada en la parte A. 9. 10. Qu relacin hay entre transmitancia y absorbancia? Qu relacin hay entre concentracin y absorbancia?

TRATAMIENTO DE DATOS a. Tabula los resultados de tu grupo de mesa (4 soluciones de molaridad conocida). b. Construye una grfica de absorbancia vs. molaridad. c. Ubica la lectura de la absorbancia de la solucin de la parte A en la grfica y determina su molaridad. d. Calcula la molaridad de la solucin de la parte A, a base del por ciento por masa y su densidad. 11. Qu es una curva de calibracin? Para qu sirve?

DISCUSION Qu caracterstica observable es comn entre todas las soluciones? Cmo compara la molaridad calculada y la determinanada con la curva de calibracin Luis A. Arias Derechos Reservados Se puede alterar un equilibrio? Febrero/2011

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para la solucin de la parte A? Calcula el por ciento de error del valor calculado al valor determinado con la curva Qu ventajas puede tener hacer una determinacin de la concentracin de una solucin con la curva de calibracin? Qu desventajas? Qu posibles errores experimentales pueden afectar la determinacin de la concentracin de una solucin? EJERCICIOS DE APLICACION 1. Calcula la masa necesaria para preparar las siguientes soluciones del NaHCO3 en agua. a. b. c. 50, 100, 250 mL de solucin 0.06 M 50, 100,250 mL de solucin 0.10 M 50, 100, 250 de solucin 0.12 M

Completa la tabla despus de hacer los clculos correspondientes. molaridad volumen moles soluto Masa soluto

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EXPERIMENTO # 5 CUANTO TIEMPO ME TOMA? INTRODUCCION La materia cambia constantemente. Algunos cambios son fsicos y otros son qumicos. Algunos son lentos y otros son rpidos. Para medir cuan rpido ocurre un cambio es necesario medir el tiempo en que transcurre el cambio. Como podemos hacer esto en una reaccin qumica? Materiales (por grupos de 2) Balanza Seis (6) tiras de magnesio de 5 cm cada una. (Asegrense que el metal magnesio est limpio utilizando una lija. En otras palabras, que no tenga una capa de xido de magnesio) 6 vasos de 100 mL 20 mL de cada una de las siguientes concentraciones de HCI: o 0.5 M o 1.5 M o 2.0 M o 2.5 M o 3.0 M 1 lija o esponja sinttica cronmetro PROCEDIMIENTO PARTE I: RELACION ENTRE LA CONCENTRACION Y LA RAPIDEZ HIPOTESIS Qu efecto tiene la concentracin de HCl sobre la rapidez de la reaccin? Explica Condiciones experimentales: Variables constantes: Variable independiente o manipulada:

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Variable dependiente: Masa de 5 cm de Mg: _________________________________ g Moles de mg: ______________________________________ PROCEDIMIENTO Aade 20 mL de HCI de cada concentracin en 6 vasos de 100 mL. Prepara el cronmetro para tomar el tiempo en cuanto aadas el metal al cido. Aade un pedazo de Mg a los 20 mL de HCl. Agita continuamente y cuidadosamente, con un agitador de vidrio, hasta que todo el metal se consuma. Anota el tiempo que toma al metal en consumirse. Campleta la tabla 1. La rapidez se calcula dividiendo la masa de Mg entre el tiempo en segundos. Tabla 1. Datos Experimentales: Rapidez de la reaccin de Mg vs. [HCl] HCl 0.5 M Tiempo (s) Rapidez (g/s) 1. 2. Examina tus resultados para establecer un patrn respecto a la rapidez de la reaccin de Mg a medida que aumenta la concentracin de HCl. Se cumple tu hiptesis? Explica. HCl 1.0 M

HCl 1.5 M

HCl 2.0 M

HCl 2.5 M

HCl 3.0 M

TRATAMIENTO DE DATOS La ley de rapidez se representa con r = k [Mg]x [HCl]y donde k es la constante de rapidez, y (x, y) representan Ios rdenes de reaccin con respecto a cada reactante. Para la Parte I, la masa de Mg es constante, por lo tanto, la [Mg] no afecta la rapidez en cada sistema. Si aplicamos logaritmo natural y arreglamos la ecuacin, llegamos a la siguiente ecuacin, la cual nos permite calcular la Ley de rapidez de la reaccin con respecto a HCI. ln (1/t) = y ln [HCl] + ln K Para aplicar la ecuacin es necesario calcular 1/t, In (1/t) y In [HCI] con los cuales determinamos los valores de y, y K. De ah que sea necesario completar la tabla 2. Tabla 2: Manipulacin de datos [HCl] In [HCl] t (s) 1/t In (1/t)Pg. 54

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Sistema 1 2 3 4 5 6

Grafica en el eje de x, ln [HCl] contra ln(1/t) en el eje de y. Determina la pendiente y el intercepto. 1. 2. 3. Qu representa la pendiente? Qu representa el intercepto? Cul es la ley de rapidez con respecto a HCl?

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EXPERIMENTO # 6 COMO PODEMOS DESCRIBIR UN EQUILIBRIO INTRODUCCION Esta actividad comienza con una demostracin de un sistema en equilibrio. Observa lo que el instructor te presenta y trata de explicar que ocurre y por qu ocurre. Qu es un sistema en equilibrio? Recuerda que el sistema en equilibrio puede representarse con una constante de equilibrio. Por ejemplo:

El sistema que vas a estudiar en este experimento es:

Cmo se determina cuantitativamente esta constante? MEDIDAS DE SEGURIDAD EI tiocianato de potasio (KSCN) es altamente texico si se ingiere. AI conduir la tarea del dia, lava bien tus manos con agua y jabn. La solucin de cido ntrico utilizada en este experimento es diluida y no representa un riesgo mayor. Sin embargo lava bien can agua si ocurre un derrame en la piel o la ropa. AI utilizar la pipeta, usa siempre un bulbo, NUNCA LA BOCA. Los desperdicios lquidos se dispondrn en las botellas rotuladas para ello en los extractores. PROCEDIMIENTO A. Calibrando el sistema (grupos de 2-3 estudiantes)

Las soluciones de KSCN, 0.0025 M y la de HNO3, 0.10 M estn disponibles en las buretas de 50 mL montadas en soportes de hierro. Consigue cinco (5) vasos de 100 mL y una pipeta de 5.00 mL, limpios y secos. Enumera los vasos del #1 al #5. La solucin de Fe(NO 3)3, 0.25 M se pipetea. 1. Prepara las siguientes soluciones estndar en cada vaso, respectivamente:Pg. 56

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vaso

KSCN 0.0025 M

Fe(NO3)3 0. 25 M

HNO3 0.10 M

1

5.00mL

5.00 mL

15.00 mL

2

4.00mL

5.00 mL

16.00 mL

3

3.00mL

5.00 mL

17.00 mL

4

2.00 mL

5.00 mL

18.00 mL

5

1.00 mL

5.00 mL

19.00 mL

2.

Mide la absorbancia de cada solucin a 450 nm. Utiliza la solucin de HNO3, 0.10 M como blanco. 1. 2. 3. 4. 5. Qu observas al mezclar KSCN, Fe(NO3)3 y HNO3? A cul especie qumica se debe ese color? Cmo se expresa la constante de equilibrio para este sistema? Cmo se puede determinar la concentracin del producto en cada solucin? La concentracin de Ios reactantes? Por qu es necesario hacer una curva de calibracin?

TRATAMIENTO DE DATOS Prepara una tabla de datos para los siguientes clculos. a. Calcula los moles de KSCN en cada solucin. b. El volumen total de cada solucin es 25.0 mL. Calcula la concentracin de -SCN para cada solucin. c. Determina el reactante limitante en la reaccin. d. Calcula la concentracin de Fe(SCN)2+ para cada solucin.

Prepara una grfica de Absorbancia vs. concentracin de Fe(SCN)2+

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B.

Determinacin de la constante de equilibrio

Consigue cinco (5) vasos y una pipeta de 5.00 mL, limpios y secos. Rotula los vasos del #1 a1 #5. E1 instructor te asignar una solucin de Fe(NO3)3 de una concentracin determinada (0.0025 M, 0.0020 M o 0.0015 M). Las soluciones de KSCN, 0.0025 M y La de HNO 3, 0.1 M estn disponibles en las buretas en los soportes de hierro. La solucin de Fe(NO3)3 asignada se pipetea. 1. Prepara las soluciones a continuacin:

vaso 1 2 3 4 5

KSCN, 0.0025 M 1.00 mL 2.00 mL 3.00 mL 4.00 mL 5.00 mL

Fe(NO3)3 asignada 5.00 mL 5.00 mL 5.00 mL 5.00 mL 5.00 mL

HNO3, 0.10 M 4.00 mL 3.00 mL 2.00 mL 1.00 mL 0.00 mL

Mide la absorbancia de cada solucin a 450 nm. TRATAMIENTO DE DATOS Prepara una tabla para las absorbancias y los resultados de los clculos que siguen: a. Usando la curva de calibracin de la parte A y las absorbancias obtenidas, determina la concentracin de Fe(SCN)2+ en equilibrio y los moles de Fe(SCN)2+ formados en 10 mL de solucin en la parte B. b. Si la cantidad de moles de Fe(SCN)2+ formados es igual a la cantidad de moles de KSCN reaccionado, calcula los moles de -SCN en equilibrio y la [SCN] en equilibrio, si el volumen es de 10 mL. c. De igual manera calcula los moles de Fe3+ en equilibrio y su concentracin en equilibrio. d. Calcula los valores de las constantes de equilibrio para cada solucin. e. Consigue el promedio de las constantes. DISCUSION Cul es la diferencia entre los sistemas en la parte A y los de la parte B? De acuerdo a los resultados obtenidos, cmo sabes que el sistema est en equilibrio? Qu posibles errores experimentales pudieron afectar la exactitud del valor de la constante de equilibrio obtenida.

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EXPERIMENTO # 7 SE PUEDE ALTERAR UN EQUILIBRIO?

INTRODUCCION El equilibrio es un estado en el cual no hay cambios observables a travs del tiempo, si el sistema es cerrado. Cuando una reaccin qumica llega a un estado de equilibrio, la concentracin de todas las especies qumicas presentes, reactantes y productos, permanece constante a travs del tiempo. . A nivel molecular, sin embargo, las molculas reactantes reaccionan para formar las molculas de los productos a la vez que las molculas de los productos reaccionan para formar las molculas de los reactantes. Esto significa que el equilibrio qumico representa un balance entre la reaccin en una direccin y en la otra. Este balance es delicado en la mayora de los casos. Cmo podra alterarse?, Cmo se afectara el equilibrio con un cambio en la concentracin de algn reactante o producto? Si calentamos el sistema?, Si lo enfriamos? MEDIDAS DE SEGURIDAD Los cidos causan quemaduras al estar en contacto con la piel. Si se derrama accidentalmente un cido sobre la piel, lava inmediatamente el rea afectada con agua y jabn. Las bases tambin causan quemaduras al contacto con la pie!. Estas soluciones de bases son ms peligrosas que la de cidos porque pueden causar dao a la piel sin causar dolor. Lava de inmediato el rea afectada can agua y jabn en la eventualidad de un accidente. El amonaco, NH3, es irritante a los ojos. Evita respirar sus vapores. Utiliza un tapn de corcho o goma para tapar los tubos de ensayo antes de agitarlos. Utiliza las gafas protectoras todo el tiempo. El contacto con los cidos o las bases por un tiempo corto puede causar dao a los ojos. Deshecha las soluciones que resulten en las botellas de desperdicios en los extractores. PROCEDIMIENTO Se van a trabajar con cuatro sistemas en equilibrio. Los estudiantes deben trabajar en parejas. EI instructor determinar como se distribuir el trabajo y como se efectuar la discusin de los resultado. A. Equilibrio Cu2+ /I-

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a) Consigue dos tubos de ensayo de tamao mediano. A cada uno aade 2 mL (40 gotas) de agua cida y 5 gotas de CuSO4 0.10 M. Al primer tubo aade gota a gota, KI, 0.2 M. Cuenta las gotas echadas hasta observer un cambio de color. Al Segundo tubo le aades la misma cantidad de gotas de KI, 0.2 M que le aadiste al primero, y adems 20 gotas de CuSO4 0.10 M . Anota tus observaciones y conserva esos tubos para los pasos que siguen. b) A cada tubo aade 2 mL de tetracloruro de carbono (CCl4) y agita vigorosamente. Anota tus observaciones. c) Al segundo tubo aade NH3 concentrado, gota a gota, agitando bien despus de aadir cada gota. Anota tus observaciones. 1. 2. 3. 4. B. Qu evidencia de reaccin existe al combiner KI con CuSO4? A qu se En qu direccin se desplaz el equilibrio al aadir ms Cu2+? Qu ocurri al aadir CCl4? Qu especie qumica muestra su color? Si el amonaco, NH3, consume el Cu2+, qu le sucedi al equilibrio? Equilibrio Fe3+ / -SCN debe?

a) Aade 30 mL de agua destilada de una probeta graduada a un vaso de 50 mL. Aade 30 gotas de Fe(NO3)3, 0.1 M y 30 gotas de KSCN, 0.1 M al vaso con agua. Anota tus observaciones despus de mezclar con el agitador. b) Consigue ocho (8) tubos de ensayo y rotlalos del # 1 al # 8. c) Haciendo uso de una probeta de 10 mL, aade 4 mL de la solucin preparada a cada tubo. d) El tubo # 1 servir como referencia. Adele 5 gotas de agua destilada. e) Sumerje el #2 en un bao de agua con hielo y al #3 en un bao de agua caliente a una temperatura entre 50 y 60C por 8 minutos. f) AI #4, aade 5 gotas de Fe(NO3)3, 0.1 M. g) AI #5, aade 5 gotas de KSCN, 0.1 M. h) AI #6, aade 5 gotas de una solucin saturada de NaF. i) Al #7, aade 5 gotas de NaOH, 6 M. j) AI #8, aade 5 gotas de AgNO3, 0.1 M. 5. 6. 7. 8. Compara los colores de las soluciones de los reactantes, a qu se debe el color de la solucin resultante en el tubo #1? En qu direccin se desplaza el equilibrio al enfriar el sistema? Al calentar el sistema? Cul es la reaccin endotrmica? La exotrmica? En qu direccin se desplaza el equilibrio al aadir Fe3+? Al aadir -SCN? Pg. 60

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9.

Qu puedes inferir de los resultados en los tubos #6, #7 y #8 con relacin a la direccin en que se desplaza el equilibrio? Equilibrio Co2+ / Cl-

C.

a) Consigue dos tubos de ensayo medianos. AI primero, aade 5 mL de una solucin acuosa de CoCl2 y al segundo aade 5 mL de una solucin alcohlica de CoCl2. Observa el color de ambas soluciones. b) Al primer tubo, aade gota a gota HCI concentrado hasta que observes un cambio de color. Luego, aade gota a gota agua destilada hasta que vuelva a cambiar de color. Anota tus observaciones. c) AI segundo tubo, aade gota a gota agua destilada hasta que ocurra un cambio en color. Luego, aade gota a gota HCl concentrado hasta que vuelva a cambiar de color. Anota tus observaciones. d) Coloca ambos tubos en un bao de agua con hielo y espera unos minutos. Anota tus observaciones. e) Coloca ambos tubos en un bao de agua caliente (70-80C) por unos minutos. Anota tus observaciones. 10. Si en ambos tubos de ensayo existe el mismo equilibrio, y el color caracterstico del ion CoCl42- (ac) es azul y el del ion Co(H2O)62+ (ac) es rosa, en qu direccin est el equilibrio desplazado en el primer tubo y en el segundo tubo, originalmente? Qu le ocurre al equilibrio del primer tubo al aadir HCl y luego agua? Qu le ocurre al equilibrio del segundo tubo al aadir agua y luego HCl? En qu direccin, la reaccin es exotrmica? Endotrmica? Equilibrio Cu2+ / NH3

11. 12. 13. D.

a) Consigue dos tubos de ensayo medianos. Aade a cada uno 3 mL de CuSO4 0.1 M. b) Aade al primero, gota a gota, agitando despus de aadir cada gota, 2 mL (40 gotas) de una solucin acuosa de NH3, 6M. Luego aade HCI, 6 M hasta que reaparezca el color original. Anota tus observaciones. c) AI segundo tubo, aade 10 gotas de NaOH, 6 M, agitando despeus de cada adicin.. Luego, aade HCl, 6 M gota a gota hasta que reaparezca el color original. Anota tus observaciones. Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 61

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14. 15. 16. 17.

Cul es el color caracterstico del ion de Cu2+ en solucin acuosa? A qu se debe el cambio de color en el primer tubo al anadir NH3? Por qu volvi a cambiar de color al aadir HCl? Qu ocurri en el segundo tubo de ensayo al aadir primero NaOH y despus HCI? Explica.

DISCUSION 1. Qu es el Principio de Lechatelier? 2. Cmo se aplica este principio para explicar las observaciones en este experimento? 3. Qu otros factores pueden afectar un equilibrio? EJERCICIOS DE APLICACION 1. Para el sistema en equilibrio:

Predice el cambio en el equilibrio si: a. b. c. d. e. 2. la temperatura se aumenta a volumen constante. se aumenta el volumen a temperatura constante. se aade O2 (g) a temperatura y volumen constante se remueve O3 (g) a temperatura y volumen constante se aumenta la presin al aadir un gas inerte.

Considera el equilibrio:

Predice el cambio en el equilibrio si: a. b. c. d. e. la temperatura se disminuye a volumen constante. se disminuye el volumen, a temperatura constante. se remueve CO2 (g) a temperatura y volumen constante se aade H2 (g) a temperatura y volumen constante se aumenta la presin al aadir un gas inerte.

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3.

La reaccin

Es endotrmica como est escrita. Cuando se establece el equilibrio, cmo cambia la concentracin de C (g) cuando: a. b. c. d. e. 4. disminuye la temperatura aumenta la presin se aade A (g) se aade un agente cataltico se remueve B (g)

B representa un indicador cido-base y se comporta como una base. Su equilibrio de disociacin en una solucin acuosa se puede escribir como:

Si B (ac) es amarillo +BH es rojo. Usando el pricipio de LeChatelier, predice el color del indicador al hechar unas gotas de este a una solucin acuosa de HCl y a una solucin acuosa de NaOH. Escribe las reacciones qumicas correspondientes.

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EXPERIMENTO # 8 CUAN AGRIO ES EL VINAGRE? INTRODUCCION Cuando vas al supermercado, encuentras varios tipos de vinagres. Si los llegas a probar encontrars que algunos son ms agrios que otros. El sabor del vinagre se debe al cido actico, CH3CO2H, pero la cantidad de cido actico vara de vinagre a vinagre. En este experimento podrs determinar la concentracin del cido actico en el vinagre. MEDIDAS DE SEGURIDAD Debe tenerse cuidado al trabajar con cidos y bases. Los cidos causan quemaduras al contacto can la piel. Si se derrama el cido accidentalmente sobre la piel, lava inmediatamente el rea con jabn y agua. Las bases (como NaOH) pueden causar quemaduras al contacto can la piel. Estas soluciones pueden ser ms peligrosas que las soluciones de cido porque causan dao a la piel sin causar dolor. Si la base se derrama accidentalmente sobre la piel, lava inmediatamente el rea con jabn y agua Utiliza las gafas en todo momento porque el contacto de estos cidos o bases por perodos cortos de tiempo pueden causar dao a los ojos. PROCEDIMIENTO 1. Este experimento se puede hacer en grupos de dos estudiantes. Cada grupo recoger datos sobre cantidades diferentes del vinagre (2.00 mL, 5.00 mL 10.00 mL) usando diferentes concentraciones de NaOH (0.20 M, 0.25 M, 0.40 M 0.50 M). 2. Limpia una bureta de 50.0 mL. Ajusta la bureta can la grapa a un soporte de hierro. Llena la bureta con la solucin de NaOH. 3. Consigue suficiente vinagre para hacer la determinacin en triplicado y colcalo en un matraz de 150 mL, LIMPIO Y SECO. 4. Limpia una pipeta de volumen adecuado al volumen de vinagre asignado. Practica el uso de la pipeta con agua destilada hasta que te sientas seguro de poder manejar bien la pipeta. 5. Pipetea el volumen de vinagre asignado y transfirelo a un matraz de 125 mL, limpio. Mide una cantidad de agua destilada correspondiente al doble del volumen del vinagre medido y aade el agua al matraz. Aade 2-3 gotas del indicador fenolftaleina. 6. Coloca el matraz debajo de la bureta. Coloca un papel blanco bajo el matraz. Lee el volumen inicial de la base al 0.02 mL. 7. Aade lentamente la solucin de NaOH, agitando el matraz. Contina aadiendo NaOH Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 64

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hasta que puedas observar un color rosado al caer una gota de NaOH. Agita la solucin del matraz y aade NaOH poco a poco hasta lograr un color rosado leve permanente con una sola gota de NaOH. Lee el volumen de la solucin de base en la bureta (volumen final). 8. Repite el procedimiento para dos muestras adicionales de vinagre.

TABLA: Relacin entre el volumen del vinagre y el volumen y la concentracin de NaOH volumen de vinagre molaridad del NaOH prueba 1 volumen final volumen inicial volumen de NaOH aadido PREGUNTAS DE DISCUSION 1. Cuando la concentracin de NaOH se mantiene constante, qu Ie pasa al volumen de NaOH requerido para lograr el punto de viraje a medida que el volumen de vinagre aumenta? Cuando el volumen de la muestra del vinagre se mantiene constante, qu Ie pasa al volumen de NaOH requerido para llegar al punto de viraje a medida que la molaridad de la base aumenta? mL mL mL mL M prueba 2 mL mL mL prueba 3 mL mL mL

2.

MANIPULACION DE DATOS Incluye en tu informe los datos de la clase. Completa la tabla. Crea una tabla resumiendo el volumen promedio de NaOH que se consume por los tres volmenes diferentes de vinagre y las cuatro soluciones de base. Grafica el volumen promedio de NaOH requerido para llegar al punto de viraje contra el volumen de vinagre para las cuatro soluciones de NaOH. Explica la grfica. El cido actico reacciona con NaOH en una relacin de moles de 1:1, segn la siguiente ecuacin: Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 65

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Haciendo uso de esta informacin y los datos experimentales recogidos, calcula la molaridad de cido actico en el vinagre.

PREGUNTAS DE APLICACION 1. Explica porqu el matraz donde colocaste el vinagre inicialmente tena que estar limpio y seco, pero el matraz de 125 mL usado para transferir el vinagre pipetado no tena que estar seco. Explica cmo las siguientes situaciones afectan la molaridad del vinagre obtenida en el experimento: a. b. c. 3. Cuando el vinagre se aade al matraz, algunas gotas del vinagre se quedan en la boca del matraz. Despus de usar la pipeta para transferir el vinagre, se nota que quedan gotas de vinagre en la pared interior de la pipeta. Despus de la titulacin, se notan gotas de la solucin de NaOH en la pared interior de la bureta.

2.

Calcula la molaridad de la solucin de NaOH, si 10.42 mL de la solucin se neutralizaron con 25.00 mL de cido oxIico 0.126 M y la reaccin ocurre de la siguiente manera: H2C2O4 (ac) + 2 NaOH Na2C2O4 (ac) + 2 H2O(l)

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EXPERIMENTO # 9 POR QUE ALGUNAS COSAS SABEN AGRIAS? INTRODUCCION Imagina que pasara si una gota de vinagre, jugo de limn o leche agria se coloca en la punta de tu lengua. Aunque cada lquido tiene un sabor diferente, tienen algo en comn. Son agrias. Por ms de 300 aos, los qumicos han relacionado el sabor agrio con una de las propiedades caractersticas de una familia de compuestos llamados cidos. El nombre cido" proviene del Latin acidus que quiere decir "agrio" e indica el fuerte olor y sabor agrio de muchos cidos. El vinagre es agrio porque contiene cido actico. El limn es agrio porque contiene cido ctrico. La leche se torna agria cuando se daa porque el cido lctico se forma. El vinagre, el limn y la leche agria tienen otra propiedad en comn. Son sistemas lquidos de un cido disuelto en agua El agua juega un papel importante en el mundo en que vivimos. Casi tres cuartas partes de la superficie de la Tierra est cubierta de agua, y casi tres cuartas partes de la masa de una clula tpica es agua. El agua pura es un conductor pobre de electricidad porque contiene muy pocos iones que puedan cargar una comente elctrica al moverse a travs de un lquido. Los iones que existen en agua pura resultan de la transferencia de un ion, H+ de una moIcula de agua a otra.

Pero muy pocos H3O+ y -OH se forman por medio de esta reaccin. En agua pura, a 25C, hay tres componentes de esta reaccin en las siguientes concentraciones. [H3O+l = [ -OH ] = 1 x 10-7 M [H2O] = 55.35 M La proporcin de las concentraciones del ion H3O+ y las molculas del agua neutral indica que menos de dos molculas por cada billn reaccionan para formar iones.

Cuando aadimos un cido (HA) al agua tenemos dos fuentes de iones H3O+.

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La concentracin del ion H3O+ en esta solucin es por lo tanto mayor que la del agua pura. Esto mueve el equilibrio entre el agua y sus iones hacia las molculas de agua neutral, disminuyendo la concentracin del ion OH. Cuando el sistema restablezca el equilibrio, el producto de la concentracin de los iones H3O+ y OH- sern otra vez iguales al Kw para la disociacin del agua. [H3O+] [OH-] = 1 x 10-14 AI aadir un cido o una base al agua, cambiamos las concentraciones de H3O+ y OH- en un rango amplio, desde menos de 10-14 hasta 1 M o an mayor. En 1909 el bioqumico dans, S. P. Sorensen sugiri presentar la concentracin del ion H3O+ en una escala logartmica, la cual llam la escala de pH. Debido a que la concentracin del ion de H3O+ era usualmente menor de 1, el log de esas concentraciones es un nmero negativo. Para evitar tener que trabajar continuamente con nmeros negativos, Sorensen defini el pH como el negativo del log de la concentracin del ion H3O+. MEDIDAS DE SEGURIDAD Debido a que las soluciones que se utilizan en este experimento son relativamente diludas, estas no representan un riesgo serio. Debe tenerse siempre cuidado al trabajar con cidos y bases. Los cidos pueden quemar si tocan la piel. Si se derrama accidentalmente un cido, lava de inmediato el rea afectada con agua y jabn. Las bases pueden causar quemaduras en la piel. Estas soluciones son ms peligrosas que los cidos porque causan dao en la piel sin la sensacin de dolor. Si se derrama accidentalmente una base sabre la piel, lava de inmediato el rea afectada con agua y jabn. Los cidos y las bases causan dao a los ojos an al tenerse en contacto por poco tiempo- usa las gafas de seguridad todo el tiempo.

PROCEDIMIENTO- Parte I 1. En este experimento los estudiantes pueden trabajar en parejas. Cada grupo tendr asignado un cido o base particular. Sigue los siguientes pasos para preparar las soluciones necesarias para hacer el experimento. 2. Usa una probeta limpia y seca para transferir 50 mL de una solucin 0.10 M del cido o base asignada, a un vaso de 100 mL. 3. Enjuaga un matraz volumtrico limpio, de 50 mL, con agua destilada. Luego enjuaga una pipeta limpia, de 10 mL, con ms o menos 3 mL de la solucin 0.10 M que obtuvo en el primer paso. Usa una pipeta para transferir una alcuota de 10.00 mL de la solucin 0.10 M al matraz volumtrico. Rotula esta soluci: 1ra dilucin. 4. Enjuaga un matraz volumtrico de 50 mL, limpio con agua destilada. Luego enjuaga una pipeta limpia de 10 mL, con ms o menos 3 mL de la solucin Ira. dilucin que se Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 68

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prepar en el paso anterior. Usa la pipeta para transferir una alcuota de 10.00 mL de esa solucin al matraz volumtrico de 50 mL. Rotula esta solucin: 2da. dilucin. 5. Repite los pasos anteriores para preparar la 3ra y 4ta dilucin. 6. Usa papel pH para determinar el pH de la solucin original y de las cuatro diluciones preparadas. PROCEDIMIENTO-Parte II Si ya tienes los pH aproximados de cada solucin, se utilizan un metro de pH para obtener medidas de pH vlidas al 0.01 unidades. Reglas generales para el uso del metro de pH: a) La punta del electrodo de pH es de vidrio fino y se puede romper fcilmente si el electrodo choca con las paredes de un vaso. b) Le toma al electrodo un cierto tiempo para responder a los cambios de pH. Es importante darle tiempo para que el electrodo se equilibre antes de tomar una medida. c) El electrodo debe mantenerse en agua destilada o agua desionizada si no est en uso. Para minimizar la contaminacin, al introducir el electrode de una solucin a otra, enjuaga el electrodo con agua destilada y scalo con cuidado. d) El metro de pH tiene que calibrarse con una solucin amortiguadora de pH similar al de la solucin que se va a medir. e) El control de temperatura del metro de pH debe ajustarse para reflejar la temperatura a la que se hacen las medidas. f) Utiliza el metro de pH para medir el pH de cada una de tus cinco soluciones hasta 0.01 unidades de pH. Recuerda utilizar los resultados de la Parte I para escoger el amortiguador adecuado para calibrar en metro de pH para cada solucin. Anota tus datos en la tabla 1.

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TABLA 1: Efecto de concentracin en el pH de soluciones cido/base

Solucin

pH aproximado

pH medido

.

Original

Ira. dilucin 2da. dilucin 3ra. dilucin

4ta. dilucin

PREGUNTAS DE DISCUSION 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Por qu el agua es un conductor pobre de electricidad? Por qu las concentraciones de H3O+ y OH- son iguales en agua pura? Por qu la concentracin del ion H3O+ aumenta cuando se aade cido al agua? y OHPor qu la concentracin del ion OH- disminuye cuando se aade cido al agua? Por qu HCl 0.1 M es un mejor conductor de electricidad que CH3CO2H 0.1 M? Cules iones produce el cido actico (CH3CO2H ) al disolverse en agua? Cules iones produce amonaco (NH3 ) al disolverse en agua? Por qu es un error describir una solucin acuosa de amonaco como "hidrxido de amonio"? Qu le pasa al pH de una solucin cuando sta es diluda? Cmo pueden las magnitudes relativas del pH de la solucin y la concentracin inicial del cido o base ser utilizadas para decidir si el acido o la base es "fuerte" o "dbil"? Cmo pueden los datos recogidos en este experimento ser utilizados para calcular los valores de Ka o Kb de un compuesto? Qu le ocurre al por ciento de ionizacin de un cido o base al diluirse? Pg. 70

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MANIPULACION DE DATOS EXPERIMENTALES a) Escribe la ecuacin que describe los varios componentes de la solucin que estudiaste en equilibrio. Identifica el cido y la base Br nsted en cada lado de la ecuacin. b) Usa los resultados de pH para calcular las concentraciones de H3O+ o de OH- en cada una de las soluciones. c) Calcula el por ciento de cido o base que se ioniza en cada solucin comparando los valores de las concentraciones de H3O+ y OH- obtenidos con las concentraciones iniciales del cido o base. d) Traza una grfica que demuestre la relacin entre el por ciento de ionizacin y la molaridad de la solucin. Usa el Principio de Lechatelier para explicar los resultados de la grfica. e) Calcula Ka o Kb para cada una de las soluciones.

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EXPERIMENTO # 10COMO FUNCIONA UN AMORTIGUADOR? INTRODUCCION Imagina que usas el metro de pH para medir el pH de una muestra del agua ms pura que puedas conseguir. Esperaras una lectura en el metro de pH = 7, porque el agua pura se supone que contenga una concentracin del ion H3O+ de 1 x 10- 7 M. Te sorprender saber que ese no es el valor del pH que mides. Lo ms seguro que conseguiras un pH un poco menor, hasta pH 5.6. EI problema planteado es sencillo: Tu agua pura no es necesariamente pura. Al mantenerse expuesta al aire, sta recoge CO2 de la atmsfera y lo convierte en cido carbnico (H2CO3). Aunque el cido carbnico es un cido dbil, es lo suficiente cido como para bajar en pH del agua "pura a un valor menor de pH 7. Imagina ahora que ests respirando en una bolsa de papel de tal forma que el aire que exhalas es atrapado en la bolsa y que todo el aire que inhalas proviene de la bolsa. Si respiras profundamente y en forma regular por varios minutos, el aire dentro de la bolsa se hace gradualmente ms rico en CO2, el cual se disolver en la sangre al inhalar. Qu crees que Ie pasara al pH de la sangre? Sentirs un cambio drstico en el pH a medida que el CO2 que inhalas reacciona con el agua de la sangre para formar cido carbnico? La respuesta a la pregunta es: No. El pH de la sangre es normalmente 7.4. A medida que inhalas CO2, el pH tendera a bajar un poco, quizs hasta 7.3. Pero, no importa cuan persistente seas, el pH de tu sangre no puede caer ms abajo de 7.3. Puedes suponer que ests respirando en la bolsa rpidamente y poco profundo - como si estuvieses jadeando, como lo hace el perro. Eventualmente, tu cuerpo va a sacar el CO2 de tu sangre y subir el pH. Sin embargo, el pH no puede subir mucho. Nuevamente, no importa cuan persistente sea no podrs deshacerte de suficiente CO2 como para subir el pH sobre 7.5. Cul es la diferencia entre agua destilada y tu sangre? Por qu el pH de uno cambia significativamente cuando el CO2 se disuelve, mientras que la otra se resiste al cambia en pH? La respuesta, nuevamente, es sencilla: Nuestra sangre est amortiguada. Es sumamente importante controlar el pH de la sangre, si el pH de la sangre baja de 7.3 (acidosis) o se eleva sobre 7.5 (alcalosis), nos desmayamos. Cualquier cambio que pueda alterar el pH ms alI de 7.4 puede ser fatal. Los componentes de la sangre que la protegen de cambios en pH se conocen como amortiguadores. EI trmino amortiguador usualmente significa "aminorar o absorber un choque". Estas soluciones son arnortiguadoras porque disminuyen o absorben cambios drsticos en pH que normalmente ocurren cuando se aaden pequeas cantidades de cidos o bases al agua. Este experimento presenta la pregunta: Cmo los amortiguadores resisten el cambio en pH? Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 72

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MEDIDAS DE SEGURIDAD Las soluciones utilizadas en este experimento son relativarnente diluidas y no presentan un riesgo serio a la seguridad. Sin embargo, se debe tener cuidado al trabajar con soluciones de cidos y bases. Ambos, cidos y bases pueden causar quemaduras al tocar la piel. Si alguno de ellos se derrama accidentalmente en tu piel, lava inmediatemante el rea afectada con agua y jabn. Utiliza tus gafas en todo momento porque el contacto de cidos o bases por un corto tiempo puede afectar tus ojos. . PROCEDIMIENTO Parte I- PREPARANDO LAS SOLUCIONES AMORTIGUADORAS Este experimento se hace con los estudiantes trabajando en grupos. Es posible organizar cada grupo con 5 estudiantes para que cada estudiante prepare una solucin. La mitad de los grupos puede preparar las soluciones amortiguadoras segn la "Tabla A, mezclando un cido dbil con NaOH. La otra mitad puede preparar las soluciones amortiguadoras en la Tabla B mezclando una base dbil con HCl. Tabla A: Acido dbil con NaOH solucin 1 2 3 4 5 mL del cido dbil 0.50 M 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 mL de NaOH 0.25 M 25.0 17.5 12.5 7.50 2.50 mL de H2O 0.00 7.50 12.50 17.50 22.50

Tabla B: Base dbil con HCl Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 73

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solucin 1 2 3 4 5

mL de base dbil 0.50 M 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00

mL de HCl 0.25 M 25.0 17.5 12.5 7.50 2.50

mL de H2O 0.00 7.50 12.50 17.50 22.50

Los grupos con amortiguadores de la Tabla A tendrn asignados uno de los siguientes: Acido actico (CH3CO2H), cloruro de amonio (NH4Cl), bicarbonato de sodio (NaHCO3) o dihidrofosfato de sodio (NaH2PO4). A los grupos trabajando con las soluciones de la Tabla B le ser asignado uno de los siguientes: acetato de sodio (CH3CO2Na), amonaco (NH3), carbonato de sodio (Na2CO3) o hidrofosfato de sodio (Na2HPO4). Las cinco soluciones de amortiguadores en este experimento se preparan como sigue: Consigue cinco vasos de 150 mL, limpios y rotulados como: Buffer 1-5. Usa una pipeta de 25 mL, limpia y enjuagada para aadir 25.00 mL de la solucin del cido o la base dbil 0.50 M, a cada uno de los vasos rotulados. Usa una bureta para aadir el volumen apropiado de HCl 0.25 M o NaOH 0.25 M a cada vaso. Usa una bureta para aadir el volumen apropiado de agua a cada vaso.

PARTE II- MONITOREO DEL pH DE LOS AMORTIGUADORES Para cada uno de los amortiguadoes de la Parte I procede como sigue: Transfiere con una pipeta, una alcuota de 25.00 mL de un amortiguador a un vaso de 150 mL. Aade una barra magntica y agita la solucin con un agitador magntico. Mide el pH del amortiguador con el metro de pH. Usa una bureta para aadir 2 mL de HCl 0.10 M a una solucin de amortiguador. Mide el pH despus de cada adicin. Contina aadiendo alcuotas de 2 mL de HCl hasta que el pH de la solucin cambie significativamente. Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 74

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Utiliza una pipeta para transferir una segunda alicuota de 25.00 mL de otra de Ias soluciones de un amortiguador, a un vaso de 100 mL. Aade Ia barra magntica y agita Ia solucin con un agitador magntico. Utiliza una bureta para aadir alcuotas de 2 mL de NaOH 0.10 M al amortiguador. Mide el pH despus de cada adicin. Contina aadiendo alcuotas de 2 mL de HCl hasta que el pH de la solucin cambie significativamente. Repite los pasos anteriores para el resto de las soluciones de amortiguador escogiendo aadir NaOH o HCl.

DISCUSIN 1. Qu Ie ocurre al pH de la solucin amortiguadora cuando se Ie aaden cantidades pequeas de un cido fuerte? 2. Qu Ie ocurre al pH de una solucin amortiguadora cuando Ias cantidades de HCI 0.25 M o NaOH 0.25 M que se aadieron al preparar las soluciones disminuyen? 3. Cul amortiguador ofrece Ia mejor proteccin contra cambios en pH cuando se Ie aade un cido o una base?

MANIPULACION DE DATOS Prepara una tabla que resuma los datos recogidos en el experimento. Para cada uno de los amortiguadores, haz una lista con el pH inicial, las lecturas iniciales y finales de cada adicin de 2 mL de cido o base, y el pH de la solucin despus de aadir cada alcuota de cido o base. Escribe Ia ecuacin balanceada que describe la reaccin inica neta utilizada para preparar cada amortiguador. Identifica los dos componentes de la solucin que permiten resistir los cambios en pH. Asume que la reaccin utilizada para preparar el amortiguador se completa y usa los datos en las Tablas para calcular la concentracin inicial del cido y su base conjugada en cada una de Ias cinco soluciones. Usa los resultados de Ios clculos previos y los valores de la literatura de los K a o Kb para predecir el pH de cada una de las soluciones amortiguadoras. Compara los resultados de esos clculos con Ios datos experimentales. Prepara una grfica que muestre la relacin entre el pH de cada solucin y el log de la razn de Ias concentraciones iniciales de Ios dos componentes de la solucin amortiguadora. Grafica el pH en el eje vertical y el log ([base]/[cido]) en el eje horizontal. Para cada solucin, prepara una grfica que muestre la relacin entre el pH del amortiguador y el volumen del cido fuerte o base fuerte aadido a la soIucin. Usa las grficas de pH contra volumen de cido o base aadido para determinar el nmero de milimoles de cido o base que se necesitan aadir a 1 litro de amortiguador para lograr un cambio de pH de la solucin por una unidad de pH. Grafica los resultados del paso anterior versus el log([base ]/[ cido ]) para las cinco soluciones. Explica por que la concentracin inicial del cido dbil y su base conjugada (o la base dbil y su cido conjugado) puede utilizarse para hacer los clculos en este experimento en vez de usar las concentraciones en equilibrio de estos reactantes. Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 75

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PREGUNTAS 1. Cul de las siguientes mezclas podra hacer el mejor amortiguador? a. b. c. d. e. 2. HCl y NaCl NaOAc y NH3 HOAc y NH4Cl NaOAc y NH4Cl NH3 y NH4Cl

Cul es la mejor forma de aumentar la capacidad de un amortiguador hecho disolviendo HCO2Na en una solucin acuosa de HCO2H? a. b. c. d. e. aumentar la concentracin de HCO2H. aumentar la concentracin de NaHCO2 aumentar las concentraciones de HCO2H y de NaHCO2 aumentar la proporcin de la concentracin de HCO2H a la concentracin de NaHCO2 aumentar la proporcin de la concentracin de NaHCO2 a la concentracin de HCO2H

3.

Calcula el pH de una solucin preparada al disolver 0.040 moles de nitrito de sodio (NaNO2) en 200 mL de una solucin de cido nitroso) 0.10 M (HNO2, Ka = 5.1 x 10-4).

4.Cul proporcin de HPO42- y H2PO4- se necesita para preparar un amortiguador con un pH de 7.00 (H2PO4- ; Ka = 6.3 x 10-8

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EXPERIMENTO # 11 CUAN ACTIVOS SON LOS METALES? INTRODUCCION En uno de los primeros experimentos de la primera parte de este curso, CHEM 1111, se demostr la diferencia entre las actividades de los metales cobre y zinc. AI hacer hendiduras en el borde de los centavos de cobre, encontramos que se puede reaccionar el zinc que est dentro del centavo con acido clorhdrico. Zn (s) + 2 H+ (ac) Zn2+ (ac) + H2 (g)

Esa vez, el cobre que recubra el centavo no reaccion con el cido. Cu (s) + 2 H+ (ac) En ese entonces se concluy que el zinc era ms "activo" en el sentido de que era ms "reactivo" que el cobre. En otro experimento posterior, determinamos la reactividad relativa de varios metales comunes en Ia forma cualitativa. Aprendimos que el magnesio es ms activo que el hierro y el hierro ms activo que el cobre. En este experimento contestaremos la pregunta: Cuanto ms activo es un metal que otro?

MEDIDAS DE SEGURIDAD Los metales por si solos no son peligrosos, Sin embargo, los iones formados cuando esos metales reaccionan con cido pueden ser txicos. Lava tus manos despus de terminar la actividad. Debido a que algunas de las soluciones de iones de metales pueden causar un efecto adverso al ambiente, es importante disponer de estas soluciones cuidadosamente. Cada solucin de metal debe echarse en el recipiente de desperdicios asignado. PROCEDIMIENTO: Comienza limpiando la superficie de los metales de zinc y cobre con papel de lija y enjuagando, y secando cada pedazo con papel toalla. Sumerge un extremo de la barra de zinc en una solucin de ion de Zn2+ 1.0 M y conecta el metal a uno de los terminales del voltmetro con un alambre con una presilla de cocodrilo en un extremo y un connector que se ajusta al voltmetro en el otro. (Asegrate de que las conecciones estn bien hechas)

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Sumerje un extremo de la barra de cobre en una solucin del ion Cu2+ 1.0 M y conecta este al otro terminal del voltmetro. Coloca un extremo de la franja de papel absorbente en la solucin de Zn2+ y el otro extremo en la solucin de Cu2+. Utiliza un gotero para impregnar el papel absorbente con una solucin saturada de cloruro de potasio (KCl). Esta franja de papel es el puente salino que completa el circuito elctrico de la celda. Anota la magnitud del voltage indicado en el voltmetro. Fjate en el signo de ese voltage. Si fuese necesario, invierte las conecciones entre los dos electrodos y el voltmetro hasta conseguir un potencial de celda positivo. El signo del potencial de la celda indica la direccin en qie la reaccin de oxidacin-reduccin es espontnea. El valor positivo corresponde a una reaccin espontnea. Sabemos que el zinc es ms activo que el cobre. Por lo tanto, el voltage para la siguiente reaccin debe ser positivo. Zn (s) + Cu2+ (ac) Zn2+ (ac) + Cu(s)

La magnitud del potencial de la celda nos dice algo sobre la fuerza motriz detrs de la reaccin. Mientras mayor sea el voltage de la celda, mayor es la fuerza motriz que mueve la reaccin hacia los productos. En otras palabras, mayor la diferencia entre las actividades de los dos metales. DISCUSION 1. 2. Cuando el metal reacciona con los iones de Cu2+, cul sustancia se oxida y cuI se reduce? Cul metal es el nodo de esta celda electroqumica? Cul es el ctodo? Pg. 78

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3.

En cul direccin fluyen los electrones en esta celda? Del zinc al cobre, o viceversa? Qu ocurrira si sustituyes la barra de zinc por otro metal y encuentras que el potencial de la celda cambia su signo?

4.

PARTE II

MIDIENDO POTENCIALES DE CELDA

Disea y efecta un conjunto de experimentos que te poermita comparar las actividades de los metales hierro, magnesio y zinc con el cobre. Prepara una tabla con los valores del potencial que observes, anotando el signo y la magnitud del potencial y cul metal est conectado a cada lado del voltmetro. Para evitar contaminar las soluciones, es importante cambiar la franja de papel utilizada como puente salino, cada vez que hagas una determinacin.

DISCUSION Qu nos dice la magnitude de los potenciales de celda medidos en este experimento? Hubo algn momento en el experimento donde el signo del potencial de la celda cambi a medida que comparabas los varios metales con cobre? Qu le pasara al signo de cada potencial en el experimento si las comparaciones se hicieran entre cada metal y una muestra de hierro en vez de cobre?

MANIPULACION DE DATOS Informa los potenciales medidos en el experimento. Escribe la ecuacin balanceada para cada una de las reacciones estudiadas en este experimento. Organiza las reacciones en orden descendente del valor del potencial de la celda. Organiza los metals en orden ascendente de actividad. Describe los materiales estudiados en este experimento que pueden ser utilizados para producir la batera que produzca el mximo voltaje por celda. Escrlbe la ecuacin para la reaccin de oxidacin-reduccin que no ser espontnea y que incluye el metal Zn.

PREGUNTAS DE APLICACION Luis A. Arias Derechos Reservados Indice y prontuario Corregido en Mayo/2011 Pg. 79

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1.

El puente salino se impregna con una solucin saturada de KCl. En cul direccin se mueven los iones de K+ cuando este puente salino se utiliza para completar el circuito elctrico en la celda electroqumica de la Parte I? ,Hacia el zinc o hacia el cobre? En cul direccin se mueven los iones de Cl? Aos atrs, la Estatua de la Libertad fue reparada. Utiliza los resultados de este experimento para predecir si las reparaciones hubo que hacerlas a las planchas de cobre que forman el esqueleto de la estatua o a las planchas de hierro que sostienen Ias planchas de cobre. Qu Ie pasara al signo y a la magnitud del potencial de celda observado en la Parte I, si se sustituye el electrodo de cobre por uno de plomo, dejando el de zinc igual? Nadie debe sorprenderse al encontrar que no se utilizaron en este experimento electrodos de plata. Asume, sin embargo, que el potencial de celda es - 0.45 V cuando la plata se compara con el cobre con las tcnicas utilizadas en este experimento. Cmo se ubica la plata en la serie de actividad desarrollada en este experimento? Utiliza los potenciales de celda para las siguientes reacciones de oxidacin-reduccin para decidir cul de ellas ocurre espontneamente.

2.

3.

4.

5.

a. b. c. d.

AI (s) + Cr3+ (ac) 3 Cr2+ (ac)

Al3+ (ac) + Cr (s)

E = 0.966 V E = 0.33 V E = - 0.70 V E = - 0.74 V

Cr(s) + 2 Cr3+ (ac) Fe3+ (ac) + Cr (s) 2 Cr (s) + 6 H+ (ac)

Fe (s) + Cr3+ (ac) 3 H2 (g) + 2 Cr3+ (ac)

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