manual de laboratorio de química 2013 (1)

NDICE

Prctica Contenido Pg.

Unidad I Mtodos Qumicos Cualitativos

1 Tratamiento de Datos 4

2 Uso del Material de Laboratorio 25

3 Identificacin de Sustancias y Propiedades Fsicas 31

4 Reacciones Qumicas 51

5 Tcnicas de Separacin de Mezclas 66

6 Sustancias en la Vida Diaria 78

Ingeniera Qumica Academia de Ciencias Bsicas

1

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO E

INSTRUCCIONES DE TRABAJO

El laboratorio puede pero no necesariamente ser un lugar peligroso.

Cuando se toman las precauciones y se tiene un entendimiento de las tcnicas

a utilizar, el laboratorio no es ms peligroso que cualquier otro saln de clase.

La mayora de las precauciones son slo prcticas de sentido comn. Aqu

veremos las siguientes:

1. Usar apropiada proteccin para los ojos todo el tiempo mientras estn en el

laboratorio. La seguridad de la proteccin para los ojos puede ir desde

lentes inastillables hasta lentes que protegen en ambos lados. El laboratorio

tiene una fuente para el lavado de ojos disponible para su uso. En el caso de

que una sustancia qumica salpique cerca de tus ojos, debers usar esta

fuente despus que el material haya corrido en tus anteojos y tus ojos.

2. Usar zapatos cerrados todo el tiempo.

3. Comer, beber y fumar est estrictamente prohibido en el laboratorio todo el

tiempo.

4. Saber cundo y cmo usar el equipo de seguridad y el equipo de primeros

auxilios.

5. Considerar que todas las sustancias qumicas son peligrosas; es necesario

disponer de ellas bajo supervisin.

6. Si las sustancias qumicas estn en contacto con tu piel o tus ojos, lavar

inmediatamente con gran cantidad de agua y consultar con el instructor del

laboratorio.

7. Nunca pruebes nada. Nunca huelas directamente alguna sustancia, con tu

mano acerca un poco del aroma pero evita acercar por completo la nariz.

8. Ten una capucha en cualquier reaccin.


2

9. Nunca apuntes un tubo de ensayo hacia a ti o a tu vecino ya que puede

explotar como un giser.

10. No hagas ningn experimento sin autorizacin.

11. Si se rompe algn material de vidrio limpia inmediatamente.

12. Siempre pon cidos en agua, no agua en el cido, porque el calor de la

solucin puede causar ebullicin y el cido te puede salpicar.

13. Slo talla tus ojos si sabes que tus manos estn limpias.

14. Cuando insertes un tubo de vidrio o termmetros en un tapn, lubrica el

tubo y el hoyo del tapn con glicerina o agua. Mantenlo con una toalla y

sostenlo hasta que empieces a insertarlo. No lo presiones. Finalmente

remueve el exceso de lubricante con una toalla.

15. NOTIFICA AL INSTRUCTOR EN CASO DE ALGN ACCIDENTE.

16. Los reactivos ms comunes son, por ejemplo: alcohol, acetona y

especialmente ter, los cuales son altamente inflamables. No uses ninguno

de ellos cerca de flamas encendidas.

17. Observa todas las precauciones mencionadas en los experimentos.

18. Aprende la localizacin de las reas de proteccin de fuego.

19. Cuando sea posible, utiliza mejor placas de calentamiento en lugar del

mechero Bunsen.


3

INSTRUCCIONES BSICAS PARA TRABAJO EN EL LABORATORIO.

1. Lee las instrucciones antes de que entres al laboratorio.

2. Trabaja independientemente a menos que se te indique otra cosa.

3. Apunta tus resultados directamente en la hoja de reporte o en tu libreta de

apuntes. Evita utilizar trozos de papel para tomar anotaciones.

4. Trabaja conscientemente de tal manera que puedas evitar accidentes.

5. No dejes tapones de frascos de reactivos en la mesa, sostenlos en las

manos mientras retiras el reactivo que necesitas. El instructor de laboratorio

te ensear cmo hacer esto.

6. Deja los frascos de reactivos en un lugar seguro donde puedan

encontrarlos tus compaeros.

7. NUNCA REGRESES REACTIVOS AL FRASCO DE REACTIVOS.

8. Usa slo la cantidad de reactivo necesario, evita los excesos.

9. Cuando se tenga la instruccin de usar agua en los experimentos usa agua

destilada a menos que se te indique lo contrario.

10. Mantn tu rea de trabajo limpia.

11. No pidas aparatos prestados de otras mesas, si necesitas equipo extra,

solictalo al almacn, es probable que tengan lo que necesites.

12. Cuando peses no pongas las sustancias directamente en la balanza, usa

un vidrio de reloj o algn material de vidrio para contenerlas.

13. No peses objetos calientes o hmedos. Los objetos deben estar a la

temperatura del laboratorio.

14. No pongas objetos calientes en la orilla de la mesa.


4

PRCTICA NO. 1

TRATAMIENTO DE DATOS

OBJETIVO

Manejar los datos e interpretar la informacin obtenida en un experimento.;

dndole un tratamiento adecuado a los datos y representar la informacin

grficamente.

FUNDAMENTO

La Qumica es una ciencia experimental. Por esta razn la mayora de los

laboratorios llevan a cabo investigaciones y descubrimientos en un laboratorio a

travs de un proceso llamado Mtodo Cientfico. En el mtodo cientfico, se

identifica el problema de inters a investigar, y se disea el experimento. Los

datos (las mediciones experimentales) se recopilan. Los datos son entonces

organizados, analizados y utilizados para esbozar generalidades y luego Leyes.

Esas leyes se construyen a travs de hiptesis, las cuales son continuamente

probadas. Si son apoyadas las hiptesis se convierten en Teoras.

Debe quedar muy claro que la fuerza de nuestras leyes, hiptesis y teoras

estn directamente relacionadas con la calidad y cantidad de datos que hemos

recopilado. Esto deja algunas preguntas interesantes.

Cul es la mejor forma de expresar los datos para que puedan ser

fcilmente entendidos?

Qu tan exactas son las mediciones experimentales?

Qu tan repetitivos y reproducibles son los datos y el mtodo utilizado?

Cuntos datos deben recopilarse para que una ley sea formulada o para

poder hacer una conclusin?

Cul es la mejor forma de presentar los datos y qu orientacin y


5

relaciones deben hacerse?

Cada una de estas preguntas debe plantearse antes de efectuar un trabajo

experimental.

NOTACIN CIENTFICA

Los datos numricos obtenidos en las mediciones qumicas pueden caer en un

amplio rango de valores.

La masa de una molcula de oxgeno es 0.000000000000000000000053 g. El

nmero de molculas de oxgeno en un mol es

602,000,000,000,000,000,000,000. Ninguno de esos nmeros es

particularmente conveniente para trabajar con ellos, contienen muchos ceros.

Observamos que en Qumica no siempre es conveniente expresar las

mediciones usando nmeros "planos.

Los qumicos a menudo utilizan diferentes formas para escribir nmeros muy

grandes o muy pequeos, una de ellas es la Notacin Cientfica. En notacin

cientfica los nmeros se escriben a.aaa x 10x, como potencia de diez. El

nmero a.aaa se llama coeficiente y x es llamado el exponente.

Considera el nmero 1000. Este nmero es el producto de 10 x 10 x 10 y por lo

tanto puede escribirse como 1 x 103.

Observa que esto puede hacerse ms fcilmente (y no involucra factores)

moviendo el punto decimal al final del nmero tres lugares a la izquierda hasta

obtener un nmero entre 1 y 10. El nmero de lugares movidos hacia la

izquierda del punto decimal es el valor del exponente x.

Entonces podemos expresar en notacin cientfica los siguientes nmeros:


6

145 = 1.45 x 102 95,134 = 9.5134 x 104 3,567,000 = 3.567 x 106

Si el nmero es menor que 1, se requiere mover el punto decimal a la derecha

hasta encontrar un nmero entre 1 y 10. El nmero de lugares que se movi el

punto decimal a la derecha es el valor negativo del exponente. Por ejemplo el

nmero 0.0015 es 1.5 x 10-3. La regla es, cuando el punto decimal se mueve a

la izquierda, el exponente avanza por cada uno de los lugares movidos, si el

punto decimal se mueve a la derecha, el exponente retrocede por cada uno de

los lugares movidos.

Cuando sumamos o sustraemos nmeros en notacin cientfica, todos los

nmeros deben tener la misma potencia y exponente. Supn que deseamos

sumar el nmero 3.51 x 103 y 1.2 x 102. Debemos escribir a ambos en la misma

potencia, entonces debemos cambiar el 3.51 x 103 a 35.1 x 102, moviendo el

punto decimal un lugar a la derecha o bien, escribir 1.2 x 102 como 0.12 x 103

moviendo el punto decimal un lugar a la izquierda.

Seleccionando la segunda opcin:

3.51 x 103

+ 0.12 x 103

3.63 x 103

Observa que el nmero es sumado o restado, el exponente permanece igual.

Cuando multiplicamos nmeros en notacin cientfica, los coeficientes se

multiplican y los exponentes se suman. Entonces cuando 2 x 105 se multiplica

por 3 x 103 el resultado es 6 x 108. Similarmente cuando dividimos nmeros en

notacin cientfica, los coeficientes se dividen y los exponentes se restan.

Entonces cuando 9 x 106 es dividido por 3 x 102, el resultado es 3 x 104.


7

EXACTITUD, PRECISIN E INCERTIDUMBRE

Exactitud se define como el valor determinado experimentalmente ms

cercano al valor real. Supn que se midi la masa de un objeto de 1.00 g y los

valores obtenidos fueron 0.98, 0.99, 0.98, 1.01 y 1.00. Sus valores podran

considerarse como razonablemente exactos, tanto como se acerquen al valor

real de 1.00 g.

Existe una incertidumbre asociada con cualquier medicin, debido al cuidado

con el cual se calibraron los aparatos medidores y como se tomaron las

lecturas.

Tpicamente, la incertidumbre es 0.5 en el ltimo dgito calibrado. Algunas

lecturas de material de vidrio pueden estimarse con una incertidumbre algo ms

pequea.

DISPOSITIVO DE MEDICIN INCERTIDUMBRE

Balanza (de triple rayo) 0.05 g

Balanza analtica 0.00005 g

Probeta graduada de 100 mL 0.5 mL

Probeta graduada de 10 mL 0.05 mL

Bureta de 25 mL 0.02 mL

Matraz volumtrico de 25 mL 0.02 mL

Pipeta de 1 mL graduada en centsimos 0.002 mL

Precisin se refiere a que tan reproducible es una medicin. Supn que tuviste

mucho cuidado en medir 10 veces la longitud de un objeto en particular, con

una regla, y en cada ocasin obtuviste el resultado de 3.45 cm. El valor 3.45

cm. puede ser considerado como de gran precisin.


8

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

fr

ec

ue

nc

ia

2.00 2.05 0

0,5

1

1,5

2

2,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

fr

ec

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

fr

ec

ue

nc

ia

2.00 2.05

Considera los siguientes datos, obtenidos por los estudiantes A, B y C, quienes

pesaron el mismo objeto 12 veces:

A B C

2.03 1.95 2.01

2.01 1.99 2.00

2.04 2.08 2.02

2.02 2.11 2.00

2.03 2.05 2.00

2.04 2.03 1.99

2.02 2.01 2.01

2.03 2.00 2.00

2.03 2.03 1.99

2.05 2.06 2.01

2.03 2.01 1.98

2.05 2.05 2.00

Una aproximacin simple para determinar la precisin de esas mediciones es

graficar el nmero de veces que cada valor de peso sucede (eje y) contra el

peso (eje x) y observa cmo se ajustan en grupos las lecturas. Los resultados

se muestran en la figura 1.

Como se puede ver, A y C son ms precisos que B. Ahora podemos contestar

la pregunta: cuntos datos necesitamos reunir para que se formule una ley o

se pueda hacer una conclusin? En los casos A y C parece que se reunieron

suficientes puntos y los datos estn razonablemente centrados alrededor del

valor principal. En el caso B se requieren ms datos pues hay un nmero


9

insuficiente de datos y los puntos convergentes.

Observa que exactitud y precisin no significan la misma cosa. La regla usada

en los prrafos anteriores pudo estar deformada, dando lecturas alejadas del

valor exacto o verdadero. No obstante las mediciones podran ser

reproducibles, o precisas.

DESVIACIN ESTANDAR

El mtodo ms comn para determinar la precisin de una serie de mediciones

se llama desviacin estndar, s. La ecuacin para la desviacin estndar es:

1/2

nxxs prom

Donde xprom es el valor promedio de las mediciones, es la suma de la

diferencia del valor menos el valor promedio elevado al cuadrado y n es el

nmero de mediciones

Es tedioso utilizar esta ecuacin, pero existe un mtodo equivalente que utiliza

la siguiente ecuacin:

1

/22

n

nxxs

Para ilustrarlo, supongamos que pesas un nmero de muestras de suelo y

obtienes pesos de 150, 162, 160 y 152 g. cul es la desviacin estndar de la

muestra? Usando la ecuacin de arriba, primero debes sumar las mediciones

as como sus cuadrados:


10

X Xprom

150 25500

162 26244

160 25600

152 23104

x=624 x2=97448

Observa que n=4; sustituyendo en la ecuacin anterior:

g

s

88.567.34

3

4/624974482

La desviacin estndar est relacionada con la probabilidad. Hay un 68 % de

probabilidad de obtener un valor entre una desviacin estndar del valor

promedio, un 95 % de probabilidad de obtener un valor entre 2 desviaciones

estndar y un 99.7 % de probabilidad de obtener un valor entre 3 desviaciones

estndar. Entonces, de un grupo de 100 qumicos, 68 de ellos pueden obtener

una lectura de 156 5.8 g, 95 de ellos pueden obtener lecturas de 156 11.8 g,

etc.

Una forma ms significativa de expresar la desviacin estndar es calcular la

desviacin estndar relativa (DSR) la cual expresa a s como un por ciento del

valor promedio.

En el ejemplo dado, la DSR es el 3.77 % del promedio, significa que los valores

medidos se acercan al promedio; pero si s = 5.88 cuando pesamos un grupo

diferente de muestras donde el promedio es 25.8 g, la DSR podra ser 22.8 %

en cierto modo preciso, an a pesar de que s tiene el mismo valor. En la

mayora de los experimentos debe obtenerse una desviacin estndar relativa

menor del 5 %.


11

En mediciones cientficas obviamente nos esforzamos porque los datos sean

exactos y precisos al mismo tiempo. Cmo podemos asegurarnos que se

obtenga esa seleccin de datos?

Primero, cuando un fenmeno es investigado, debern hacerse varias corridas

y por duplicado. Segundo, muchas veces el fenmeno puede ser investigado en

ms de una forma, en el caso de que un tipo de medicin no d un valor exacto.

Existen muchos casos donde los resultados obtenidos de una manera se

invalidan debido a alguna influencia externa que el investigador no tom en

consideracin.

CIFRAS SIGNIFICATIVAS

La incertidumbre de una medicin puede representarse por el nmero de cifras

significativas en el valor escrito. Las cifras significativas que ms hay en un

nmero dado, y en qu numero hay menos incertidumbre.

Entonces cmo debemos determinar el nmero de cifras significativas en una

medicin dada?

En una medicin de laboratorio el nmero de cifras significativas es el nmero

de cifras en la medicin en las que se est seguro. Supongamos que t ests

midiendo el volumen de solucin en una probeta graduada, que est calibrada a

dcimas de mililitro. T puedes tomar una lectura de 63.54 mL donde puedes

estimar el dgito final entre las dos marcas proyectadas en la probeta. Cuntas

de esas cifras son realmente significativas? Slo de 3 tenemos certeza (62.5), y

de todos modos hay algo de incertidumbre en el ltimo dgito. Entonces

propiamente, el nmero de cifras significativas en esta medicin es 3. Es comn

en la prctica incluir el primer dgito no significativo en clculos para vencer la

incertidumbre con el redondeo. Sin embargo, cuando los clculos estn


12

completos, los dgitos inciertos deben excluirse.

Muchas veces un qumico es llamado para analizar los datos de otra gente.

Cmo debemos conocer, en este caso, cuntas cifras significativas estn

presentes en un nmero?

Para nmeros con punto decimal la regla dice: todos los dgitos son

significativos excepto los ceros a la izquierda del dgito no-cero ms a la

izquierda. Por ejemplo 0.0015 tiene 2 cifras significativas y no 4 5.

Los nmeros sin punto decimal son un poco engaosos. Si terminan en cero(s),

por ejemplo, en 12 500 son significativos los ceros, o no?, normalmente se

asume que los ceros de este tipo no son significativos, a menos que se indique

de alguna manera. La forma ms comn de indicar significancia es usar

notacin cientfica. Si el cero es colocado en el 10 fue significativo en 12500,

pero no el cero colocado en el 1, este nmero puede escribirse como1.250 x

104, quedando claro que son 4 las cifras significativas. Cuando se reporta un

promedio de varias mediciones directas, el nmero de cifras significativas es el

de la medicin individual.

En clculos, existen dos reglas importantes para cifras significativas, una para

sumas y restas y otra para multiplicaciones y divisiones. Cuando sumamos o

restamos nmeros, se retienen todas las cifras significativas en el clculo total,

entonces para ser precisos redondeamos el ltimo valor (o sea el resultado final

de la operacin).

Supongamos que anotaste la cantidad relativa de luz absorbida para una serie

de soluciones de concentracin conocida. En la realizacin de los clculos de

esos datos las concentraciones y absorciones pueden sumarse primero:

Concentracin 1.24 x 10-4

3.00 x 10-4

6.00 x 10-4

1.10 x 10-3

Absorbancia 0.010 0.026 0.53 1.1


13

Convertir el 1.10 x 10-3 a 11.0 x 10-4, sumamos las concentraciones y

obtenemos un resultado de 21.24 x 10-4. La ltima cifra precisa de los valores

es 11.0x 10-4, y la suma se redondea, resultando 2.21 x 10-4 2.12 x 10-3. As

mismo la suma de las absorbancias, propiamente redondeada es 1.7, y no

1.666.

Cuando restamos, la respuesta puede tener menos cifras significativas que el

nmero inicial. Veamos la masa de un filtro que pes 25.8367 g y se us para

recolectar un producto, se sec y volvi a pesar, y la masa final fue 26.2391g.

Esa masa tiene 6 cifras significativas, y cada una es precisa en 0.0001. La

diferencia es 0.4024 g, la cual tiene la misma precisin. Observa que esta tiene

slo 4 cifras significativas. No se le pueden agregar ms ceros para obtener

ms cifras significativas.

Cuando multiplicamos y dividimos, el nmero de cifras significativas en la

respuesta ser igual al menor nmero de cifras que presente uno de los

valores.

Consideremos que el producto recolectado pes 0.4024 g y tiene un peso

molecular de 392.18 g/mol. Para calcular el nmero de moles, debemos dividir

la masa entre el peso molecular, el resultado que se obtiene es 1.026059462 x

10-3. Cuntas cifras significativas debes reportar? De los dos nmeros

originales de masa tiene 4 cifras significativas, y el PM tiene 5, es apropiado

reportar el resultado como 1.026 x 10-3, 4 cifras significativas.

Cuando tengas una combinacin de suma/resta, multiplicacin/divisin, ambas

reglas deben ser usadas. Si combinamos los dos clculos previamente dentro

de una ecuacin, tenemos:

(26.2391 g 25.8367 g)/392.118 g/mol


14

Observa que cada trmino en el numerador tiene 6 cifras significativas y el

denominador tiene 5, y esto puede parecer que la respuesta debe tener 5 cifras

significativas. Sin embargo, observa que el numerador tiene una resta

previamente, y el resultado de esta, tiene slo 4 cifras significativas. Entonces la

respuesta debe tener slo 4 cifras significativas.

GRAFICANDO DATOS

Generalmente se prefieren las grficas como mtodo de exposicin en el

anlisis de datos qumicos, esto nos da una representacin visual del material.

A menudo es difcil reconocer y relacionar los datos escritos, en cambio estas

relaciones son ms fciles de ver en una grfica.

Una grfica ilustra la forma en la cual una propiedad de una sustancia cambia

cuando alguna otra propiedad experimenta un cambio controlado. Muchas

prcticas de laboratorio involucran la elaboracin de grficas, por ejemplo como

cambia el volumen (y) de una masa fija de gas a presin constante en funcin

de la temperatura (x), otro ejemplo puede ser la grfica de cmo cambia la

absorbancia (y) con la concentracin a una longitud de onda fija. Existen varios

elementos que forman una grfica. Generalmente las grficas de datos

qumicos usan un sistema de ejes x, y, donde el origen empieza en el punto

(0,0). Este punto no siempre se incluye en las grficas. Si la grfica se

construye a mano debe ser sobre papel milimtrico. Existen programas para

computadora que grafican. Algunos instrumentos de laboratorio proporcionan

sus datos en forma directamente grfica.

En el laboratorio al graficar datos, primero debemos dibujar o subrayar las

coordenadas de la grfica. Primero examinamos el rango de valores de x e y, y

hacemos la escala para cada eje. Las mejores grficas usualmente ordenan los

valores de x e y, del ms pequeo al ms grande. A menudo es til expresar


15

todos los valores para un eje en la misma potencia de 10 para evitar errores de

escala. Debes asegurarte de que todos los datos se encuentran tambin en la

grfica. Trata de evitar acmulos de puntos, para obtener una lnea vertical u

horizontal (a menos de que se trate de mostrar que una de las variables es una

constante).

Etiqueta los ejes con lo que representan, incluyendo las unidades, cuando

detalle a una escala con potencias de 10 puede ser muy confuso escribir todos

los exponentes sobre la escala. Un mtodo ms conveniente es multiplicar

todos los datos de la variable por alguna potencia de 10, e incluir la notacin en

la etiqueta del eje. Por ejemplo, supone que el eje x de una grfica es de

concentracin de Fe+2, con valores de 2 x 10-4, 4 x 10-4, 6 x 10-4 y 8 x 10-4 M. Es

ms conveniente multiplicar todos los valores por 104. Ahora la escala tendr

valores de 2, 4, 6 y 8 y la etiqueta del eje podra ser Concentracin de Fe+2, M

x 104 (significa que los valores sobre el eje son 104 veces el valor actual).

Un punto es un par de datos (x, y), dibujados en tu grfica. Despus de graficar

todos los datos, se dibuja una lnea recta o curva. La lnea o curva no

necesariamente debe tocar todos los puntos graficados. Para calcular la

pendiente sobre la grfica, selecciona 2 puntos sobre la lnea y cuidadosamente

lee las coordenadas x e y, reteniendo cualquier potencia de 10.

Calcula la pendiente:

m = (y2 y1)/(x2 x1)

Usa esta pendiente y uno de los puntos de los datos para calcular b:

b = y1 mx1

Considera los valores que calculaste: Se parecen a los que graficaste?. Las

grficas de lneas rectas son las ms utilizadas en el anlisis de datos qumicos,

en ellos se pueden hacer fcilmente interpolaciones. A menudo los datos brutos


16

no dan una lnea recta cuando se grafican las 2 variables. Pero usualmente

estos datos pueden alinearse o transformarse para dar una relacin lineal. La

transformacin es una manipulacin matemtica de una variable (x), por

ejemplo el cuadrado (x2), tomando su inversa (1/x), su variable logaritmo (ln x) o

alguna otra funcin matemtica. Algunas veces ambas variables necesitan ser

transformadas para dar una relacin lineal. Si y es la cantidad que se est

graficando sobre el eje de las y y x es la cantidad graficada sobre el eje de la x,

la ecuacin de la lnea resultante es:

y = m x + b

donde m es la pendiente de la lnea, b es el punto de interseccin al eje y.

A continuacin se muestran algunos ejemplos tomados de experimentos:

1. Se registra la presin (P) y el volumen (V) para 0.100 mol de gas a

temperatura ambiente cuando P (eje y) se grafica contra V (eje x), no se

obtiene una lnea recta, sino una hiprbola. Esto puede hacerse lineal

transformando P a su inverso y graficando este contra V. Por lo tanto la

ecuacin lineal resultante es:

1/P=m V + b

De la grfica siguiente, se ve fcilmente que la y intercepta en cero.

1

10 V

P

0

0

1

10

1/P

0

0


17

2. El porcentaje de transmitancia (%T) registrado para soluciones de

diferentes concentraciones. Una grfica de %T (eje y) contra

concentraciones (eje x) no es lineal. La grfica puede linearizarse calculando

absorbancia (igual a 2 log %T), y graficando la absorbancia (eje y) contra

la concentracin (eje x). Otra vez b est cerca de 0.

La ecuacin resultante es:

Abs = m (concentracin) + b

3. La constante de velocidad k se determina a diferentes temperaturas en

un experimento de cintica. La grfica se hace lineal, transformando ambos

volmenes y graficando log k (eje y) como una funcin de 1/T. Observa que

aqu la y no intercepta al cero.

100

0.010 Concentracin

%T

0

0

2

0.010 Concentracin

Ab

s

0

0

10

310 T

k

0

0

1

3.6 1/T x 10

3

Lo

g k

0

0


18

Algunas grficas no pueden hacerse lineales, cuando no hay transformaciones

que linealicen los datos. Debe hacerse una extrapolacin sobre la grfica no

lineal. Enseguida se muestran 2 ejemplos muy comunes:

1. Para calcular la entalpa molar, se registra la temperatura (T) y se grafica

contra el tiempo transcurrido. Se dibuja una lnea recta de la parte

relativamente lineal de los datos despus de que la temperatura pico ha

empezado a regresar a la temperatura ambiente. Generalmente hay unos

cuantos puntos arriba o debajo de la lnea, que debern ignorarse al dibujar

la lnea, ello representa que la reaccin a la mezcla fueron incompletas. La

lnea se extiende al tiempo de mezcla (0 min) para extrapolar la

temperatura que podra haber sido observada si hubiera ocurrido una

reaccin espontnea.

La temperatura a la cual la lnea corregida intercepta el eje de las y (tiempo de

mezcla) da el valor de T min. Esto se grafica enseguida.

10

310 T

k

0

0

1

3.6 1/T x 10

3

Lo

g k

0

0


19

T para la reaccin es la temperatura extrapolada, T min menos la T inicial, como

se mostr. T puede ser positiva o negativa, dependiendo si la muestra se

calienta o se enfra.

2. Un cido dbil se titula con hidrxido de sodio, y la titulacin se monitorea

con un pHmetro. Los datos recopilados son pH como una funcin de

volumen de NaOH agregado. La tpica grfica obtenida se muestra en la

figura de abajo.

Se dibuja una curva a travs de los puntos. El rea importante de la curva es

donde hay una rpida elevacin de pH al agregar un pequeo volumen de

mL de NaOH

Punto de

equivalencia

TIEMPO (MIN)

Tin

Tmin


20

NaOH. A sto se le llama punto de equivalencia. El punto de equivalencia

exacto se toma a la mitad del brusco salto. De este punto bajamos una lnea

vertical al eje de las lneas x, y leemos el volumen de NaOH (1.0 mL en este

ejemplo). Esta grfica no es lineal, y no se transformar a lineal.

CONCLUSIONES

En esta prctica hemos introducido algunos de los conceptos bsicos de

acuerdo a nmeros en trminos de notacin cientfica, cifras significativas,

exactitud, precisin y la exposicin de datos numricos usando grficas.

Estamos seguros de que si entendiste el qu, quin, cundo, por qu, dnde y

cmo de los nmeros, t progresars a lo largo del camino cientfico y te ser

placentero.

PREGUNTAS DE REPASO

1. Escribe los siguientes nmeros en notacin cientfica

a) 0.0045

b) 1315.88

c) 132000

2. Determina el nmero de cifras significativas en cada uno de los

siguientes nmeros

a) 321.55

b) 320

c) 0.0054

d) 320.040


21

3. Los siguientes datos se obtuvieron para la presin de vapor del CCl4

P, bar 0.044 0.075 0.122 0.190 0.288 0.422 0.601 0.829 1.124

T, K 273 283 293 303 313 323 333 343 353

Realiza una grfica del ln P (eje y) vs 1/T (eje x), y determina la pendiente y la

interseccin. La temperatura de ebullicin es la temperatura a la cual la presin

de vapor es igual a 1.00 bar. Da la pendiente y la interseccin de y, y encuentra

el punto de ebullicin del CCl4.


22

PREGUNTAS DE REPASO

4. Escribe los siguientes nmeros en notacin cientfica

d) 0.0045

e) 1315.88

f) 132000

5. Determina el nmero de cifras significativas en cada uno de los

siguientes nmeros

e) 321.55

f) 320

g) 0.0054

h) 320.040


23

DIAGRAMA DE FLUJO


24

DIAGRAMA DE FLUJO


25

PRCTICA NO. 2

USO DEL MATERIAL DE LABORATORIO

OBJETIVO

Manejar y reconocer adecuadamente el material volumtrico y gravimtrico

usado frecuentemente en los laboratorios.

FUNDAMENTO

En el laboratorio de qumica se llevan a cabo experimentos en condiciones

controladas. Por medio de este tipo de pruebas se pueden comprender varios

principios tericos vistos en clase, entre ellos las leyes de la qumica. En la

mayora de los casos, se requiere la adicin de cantidades muy precisas de

diversos reactivos para poder efectuar una reaccin qumica, por lo que es

necesario medir con una elevada precisin la masa o el volumen exacto de

dichos reactivos.

Los materiales de laboratorio pueden ser de vidrio, metlicos, y de plstico o

madera. Aquellos que estn fabricados a partir de vidrio deben tratarse con

sumo cuidado, debido a que son frgiles y pueden quebrarse; en algunos casos

se trata de materiales costosos que no pueden reponerse con facilidad. En

muchos casos los materiales de vidrio estn fabricados con borosilicatos, los

cuales les confieren la capacidad de sufrir calentamientos elevados o

exponerse a cambios fuertes de temperatura sin riesgo de sufrir fracturas. Los

materiales metlicos y de madera por lo general estn diseados para recibir un

uso ms rudo, sin embargo si se descuidan pueden ser fuentes de peligro, por

ejemplo materiales como anillos para soporte o tripis pueden calentarse al

estar en contacto con el mechero y quemar la piel si se toman con las manos

sin precaucin.


26

Los materiales de vidrio ms utilizados en el laboratorio son los vasos de

precipitados, matraces Erlenmeyer, probetas, tubos de ensayo, pipetas, tubos

capilares, entre otros. Un ejemplo de estos materiales se encuentra en la

siguiente tabla.

Tabla 1. Materiales de vidrio de uso comn en el laboratorio.

Nombre Material Nombre Material

Vaso de

precipitados

Pipetas

Matraz

Erlenmeyer

Tubos

capilares

Probeta

Vidrio de reloj

Tubos de ensayo

Matraz bola


27

Los materiales de vidrio pueden tener diferentes capacidades, desde 5 o 10 mL

para pruebas a escala micro, hasta 1 o 2 L para pruebas de laboratorio que

ocupen volmenes mayores.

No todos los materiales de vidrio tienen la misma utilidad: algunos sirven

simplemente para albergar reactivos, otros se utilizan preferentemente para

agitar, algunos ms para medir con mucha precisin los volmenes de reactivos

lquidos utilizados.

Los vasos de precipitados son ampliamente utilizados para albergar reactivos

antes de utilizarlos en reacciones cuantitativas, en baos de agua caliente, o

para ciertas reacciones que se calientan directamente a la llama. Los tubos de

ensayo tambin albergan reactivos, pero por lo general en escala ms pequea;

su forma alargada permite observar con facilidad la formacin de precipitados y

llevar a cabo decantaciones.

Los matraces Erlenmeyer le deben su nombre a Emil Erlenmeyer, cientfico

alemn que los invent en 1861; son excelentes materiales para agitar, por lo

cual su uso es muy extenso en titulaciones de todo tipo. Tambin se utilizan

para calentar lquidos, y para preparar cultivos microbianos en microbiologa.

Las pipetas sirven para la medicin de volmenes y pueden ser, en general, de

dos tipos: serolgica o volumtrica. El primer tipo sirve para realizar mediciones

que no requieran mucha precisin (en anlisis cualitativos) mientras que el

segundo tipo permite tener una elevada precisin en las mediciones (en anlisis

cuantitativos). Para poder medir un volumen con una pipeta es necesario

succionarla por medio de un material principalmente de hule conocido como

propipeta o pera de succin. JAMS debe succionarse con la boca, ya que en

muchos casos se requiere medir el volumen de sustancias altamente voltiles y

txicas.


28

Los materiales metlicos o de madera ms comunes son la gradilla, la esptula,

el soporte universal, los anillos para soporte, la tela de asbesto, las pinzas para

tubo, entre otros. Estos materiales aparecen ilustrados en la siguiente tabla.

Tabla 2. Materiales metlicos o de madera de uso comn en el laboratorio.

Nombre Material Nombre Material

Gradilla

Soporte

universal

Esptula

Anillo para

soporte

Tela de

asbesto

Pinzas para

tubo

El material metlico ms ampliamente utilizado en el laboratorio es el soporte

universal, ya que permite tener fijo material de vidrio para aplicaciones sencillas

como baos de agua hasta procedimientos ms complicados como

destilaciones. El soporte universal es acompaado por lo general de pinzas

metlicas como los anillos para soporte o las pinzas para soporte. Estos

materiales permiten fijar el material de vidrio y tenerlo suspendido a cierta altura

de la mesa de laboratorio.

Estos son solo algunos de los materiales ms utilizados en el laboratorio,


29

siempre es necesario tener en cuenta que gran parte de las herramientas son

frgiles y, por lo tanto, es indispensable tener mximo cuidado al manipularlas,

especialmente cuando no se tiene experiencia en laboratorios.

Adems es necesario mantener las reglas de seguridad e instrucciones del

laboratorio, que aparecen en las primeras tres pginas del manual.

En esta prctica se estarn utilizando una variedad de material de vidrio y

metlico, adems de la medicin de ciertos volmenes de lquidos. Esta ltima

actividad permitir la generacin de datos que se utilizarn para calcular

promedios, desviaciones estndar y desviaciones estndar relativas.

METODOLOGA

a) Medicin precisa de volmenes.

1. En un matraz Erlenmeyer de 250 mL, agrega con precisin 50 mL de

agua. Vaca el contenido del matraz a una probeta de 100 mL. Anota el

volumen que registra la probeta. Repite esta operacin tres veces.

2. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero sustituye el

matraz Erlenmeyer por un vaso de precipitados. Repite por triplicado la

operacin, y anota los volmenes registrados en la probeta en tu diario

de laboratorio.

3. Con una pipeta serolgica de 10 mL, mide 5 mL de agua. Vaca el lquido

en una probeta de 25 mL. Repite la operacin tres veces, y anota los

resultados.

4. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero sustituye la

pipeta serolgica por una pipeta volumtrica de 5 mL.

5. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero sustituye la

pipeta volumtrica de 5 mL por cinco pipetas volumtricas de 1 mL.


30

b) Uso de la balanza granataria.

6. Localiza el tornillo de ajuste (del lado izquierdo de platillo) y gralo hasta

que coincidan las marcas mvil y fija.

7. Coloca en el plato un vidrio de reloj y psalo. Registra el valor en

gramos. Repite la operacin por triplicado.

8. Agrega 5 gramos de NaCl sobre el vidrio de reloj. Registra el nuevo valor

de masa. Repite tres veces esta operacin.

9. Realiza la misma actividad que en el paso anterior, pero ahora agrega 10

gramos de NaCl.

10. Dibuja la balanza granataria, sealizando sus partes.


31

PRCTICA NO. 3

IDENTIFICACIN DE SUSTANCIAS Y

PROPIEDADES FSICAS

OBJETIVO

Cuantificar mediante procedimientos usuales las propiedades fsicas y utilizar

esas propiedades para identificar sustancias.

MATERIAL

Balanza

Vaso de precipitados de 250 mL

Matraz Erlenmeyer 50 mL

Probeta graduada 10 mL

Tubo de ensayo grande

Tubo de ensayo chico

Esptula

Pipeta 10 mL

Pipeta 5 mL

Tripi

Soporte

Anillo de acero para soporte

Pinzas

Tela de alambre

Termmetro

Tapones No. 3

Agitador

Tubos capilares

Vaso de precipitados 50 mL

Mechero c/ manguera

Vidrio de reloj

propipetas

tapn bihoradado

REACTIVOS

15 mL de alcohol etlico

20 mL de ciclohexano

Naftaleno

Cloroformo


32

FUNDAMENTO

Las propiedades son caractersticas de una sustancia con las cuales se

identifica y se distinguen unas de otras sustancias. La identificacin directa de

una sustancia puede hacerse mediante un simple examen de ella. Por ejemplo

vemos color, tamao, textura, forma; tambin podemos olerlas y discernir una

variedad de sabores. Tambin podemos distinguir el cobre de otros metales

basndonos en su color.

Las propiedades fsicas son aquellas propiedades que pueden ser observadas

sin alterar la composicin de las sustancias. Mientras es difcil asignar valores

definitivos a propiedades como el color y el olor, otras propiedades fsicas tales

como puntos de fusin, ebullicin, solubilidad, densidad, viscosidad e ndice de

refraccin, pueden expresarse cuantitativamente. Por ejemplo el punto de

fusin del cobre es 1087 C y su densidad es de 8.96 g/cm3.

Una combinacin especfica de propiedades es nica para una sustancia dada,

entonces es posible identificar a la mayora de las sustancias si hacemos una

determinacin cuidadosa de varias propiedades. Esto es muy importante ya que

en los grandes libros ha sido resumida una lista de caractersticas de las

propiedades de las sustancias ms conocidas. Hubieron muchos cientficos, los

ms notables fueron los cientficos alemanes que durante la ltima parte del

siglo XIX y al empezar el XX gastaron sus vidas enteras estudiando las

sustancias, esto se puede encontrar en compendios como son los Handbooks

de Qumica y Fsica.

En esta prctica usars las siguientes propiedades a identificar con cosas

desconocidas para ti: solubilidad, densidad, punto de ebullicin y de fusin. La

solubilidad de una sustancia en un solvente a una temperatura especfica es el


33

peso mximo de la sustancia que se disuelve en un volumen determinado de

solvente (usualmente 100 mL 1000 mL). Esto se encuentra tabulado en

handbooks en trminos de gramos por 100 mL de solvente; el solvente ms

comnmente usado es el agua.

La densidad () de una sustancia es definida como masa por unidad de

volumen:

V

m

El punto de fusin o de congelacin corresponde a la temperatura en la cual los

estados lquido y slido de una sustancia estn en equilibrio. Estos trminos se

refieren a la misma temperatura pero difieren levemente en su significado. El

punto de congelacin es la temperatura en la cual se alcanza un equilibrio entre

la fase lquida y la fase slida de una sustancia: es decir cuando empieza a

aparecer slido en el lquido.

El punto de fusin es la temperatura en la cual se alcanza un equilibrio entre la

fase slida y la fase lquida de una sustancia: es decir cuando el lquido

empieza a aparecer en el slido.

Se dice que un lquido hierve cuando se forman burbujas de vapor que se

elevan rpidamente a la superficie y se rompen. Cualquier lquido en contacto

con la atmsfera hervir cuando su presin de vapor sea igual a la presin

atmosfrica, es decir, que los estados lquido y gaseoso estn en equilibrio a

esta temperatura a 1 atm de presin (760 mmHg). Los puntos de ebullicin de

los lquidos varan segn la presin atmosfrica. Un lquido hervir a una


34

temperatura ms alta si est a una presin ms alta o a una temperatura ms

baja si est a una presin ms baja. Para contabilizar los efectos de la presin

sobre los puntos de ebullicin, la gente ha estudiado y tabulado los datos de

puntos de ebullicin contra presin.

Un nomograma es un grupo de escalas que une variables (ver figura 2.4). Esas

escalas estn colocadas en una lnea recta que une valores conocidos sobre

alguna escala, proporcionando el valor desconocido por interseccin en lnea

recta con otra escala. Un nomograma permite que encuentres las correcciones

necesarias para convertir el punto de ebullicin normal (a 760 mmHg) de una

sustancia a su punto de ebullicin a cualquier otra presin.

Al terminar tus experimentos, debers verter los reactivos en los contenedores

que se encuentran en el laboratorio, como se te indica en cada caso.

METODOLOGA

A. Solubilidad

PRECAUCIN: EL CICLOHEXANO ES ALTAMENTE INFLAMABLE Y DEBE

SER MANTENIDO LEJOS DE FLAMAS ENCENDIDAS.

Determinar cualitativamente la solubilidad del naftaleno (bolitas de naftalina) en

tres solventes: agua, ciclohexano y alcohol etlico. Determinar la solubilidad

aadiendo unos pocos cristales de naftalina en 2 a 3 mL de cada uno de estos

tres solventes por separado, limpia y seca los tubos de ensayo. Procura usar la

misma cantidad de naftaleno y solvente en cada caso. Pon un corcho en cada

tubo de ensayo y agita. Si se empaa o enturbia significa insolubilidad. Anota

tus conclusiones usando una hoja de reporte utilizando las abreviaciones s

(soluble), ps (parcialmente soluble), i (insoluble). Ahora repite estos

experimentos usando cada uno de los tres solventes con cloroformo y anota tus


35

observaciones.

Residuo Contenedor

ciclohexano + naftaleno C

alcohol etlico + naftaleno C

Agua + naftaleno C

Naftaleno regresar

B. Densidad

Determina las densidades de las sustancias requeridas de la manera siguiente:

La densidad de un slido

Pesar 1 g de naftaleno, con exactitud de 0.001 g. Llena a la mitad una probeta

graduada de 10 mL con lquido, en el cual el naftaleno fue insoluble y lee este

volumen con exactitud de 0.1 mL. Agrega el slido pesado al lquido en la

probeta, teniendo cuidado de no perder slido en el proceso de transferencia y

asegurndote que todo el slido est por debajo de la superficie del lquido.

Ahora lee el nuevo volumen con una exactitud de 0.1 mL. La diferencia en estos

dos volmenes es el volumen del slido. Calcula la densidad del slido

desconocido.

Puedes recordar que midiendo la densidad de los metales es la forma en que

Arqumedes prob al rey que los charlatanes alquimistas de hecho no

convirtieron plomo en oro. l dijo esto despus de observar cmo el volumen de

agua desplazado en su baera corresponda a una cantidad igual de peso


36

sumergido. De acuerdo con la leyenda, al descubrir esto Arqumedes sali de la

baera corriendo a travs de las calles gritando Eureka! (lo encontr). Figura

2.1

Reactivo Colector

Residuos C

La densidad de un lquido

Pesa un matraz Erlenmeyer de 50 mL seco y limpio con exactitud de 0.0001 g.

Consigue 15 mL de cloroformo y ponlo en un tubo de ensayo. Usando una

pipeta de 10 mL vaca exactamente 10 mL del lquido al matraz Erlenmeyer y

rpidamente pesa el matraz conteniendo el cloroformo, con exactitud de 0.001

g. Usando el valor de calibracin para tu pipeta y el peso de este volumen de

lquido, calcula la densidad. Anota tus resultados y muestra cmo hiciste tus

clculos. (Guarda el lquido para la prueba de determinacin del punto de

ebullicin).

C. Punto de fusin

Consigue un tubo capilar y una liga, sella uno de los extremos del capilar

calentando cuidadosamente en el mechero Bunsen, hasta que est

completamente cerrado el extremo. Pulveriza una pequea porcin de naftaleno

con el fondo de un tubo de ensayo sobre un vidrio de reloj y llena a la mitad el

capilar, compactando el slido con pequeos golpes con los dedos en el capilar.

Monta un aparato como se muestra en la figura 2.2. Con una liga sujeta el

capilar al termmetro (el cual est colocado sobre un tapn bihoradado y

sujetado por pinzas) sumrgelo junto con el capilar en un bao de agua

procurando que el nivel del agua est por encima del bulbo del termmetro pero


37

que no cubra el capilar. Empieza a calentar el bao de agua suavemente.

Observa la muestra en el tubo capilar y anota la temperatura en el momento en

el que el slido se funde. Tambin registra el rango de punto de fusin, el cual

es la temperatura a la cual todo el slido termina de fundirse. Utilizando tu curva

de calibracin del termmetro corrige las temperaturas que obtuviste a valores

reales para obtener el punto de fusin correcto (las temperaturas pueden diferir

un grado o menos).

Residuo Colector

Naftaleno G

D. Punto de ebullicin

Monta el aparato como lo muestra la figura 2.3 para determinar el punto de

ebullicin del cloroformo. Agrega aproximadamente 3 mL de dicho lquido en

un tubo de ensayo. Sujeta el tubo de ensayo con unas pinzas al soporte; tapa el

tubo de ensayo con el tapn bihoradado que contiene el termmetro y un tubo

de escape. Sumerge el tubo de ensayo en un bao de agua. Calienta el agua

gradualmente y observa los cambios de temperatura. La temperatura empezar

a ser constante en el punto de ebullicin del lquido. Registra el punto de

ebullicin observado. Corrige el punto de ebullicin observado a la presin

atmosfrica real utilizando la curva de calibracin de tu termmetro. El punto de

ebullicin normal es el punto de ebullicin a 1 atm o 760 mmHg y se puede

calcular usando el nomograma de la figura 2.4. La correccin para tu punto de

ebullicin no debe ser mayor que +5C

Residuo Colector

Cloroformo C

EJEMPLO:

Cul ser el punto de ebullicin del etanol a 650 mmHg, cuando su punto


38

normal a 760 mmHg es de 78.3 C?

SOLUCIN

La respuesta se puede encontrar fcilmente consultando el nomograma de la

figura; si trazamos una lnea recta de 78.3 C de la escala izquierda (que es la

escala de los puntos de ebullicin normales) la cruzamos con la escala del

centro en el valor de 650 mmHg y continuamos hasta interceptar con la

columna de la derecha (que contiene las correcciones de temperatura)

obtenemos un valor de 4 C.

Por lo tanto:

p. eb. normal factor de correccin = p. eb. observado

78.3 C - 4.0 C = 74.3 C

Compara las propiedades que determinaste a tus muestras con los valores de

las tablas; anota tus resultados y conclusiones.


39

Tabla 2.1 Propiedades Fsicas de Sustancias Puras

S: Soluble PS: Parcialmente Soluble I: Insoluble

Solubilidad en:

Sustancia Densidad (g/mL)

Punto de fusin (C)

Punto de ebullicin (C)

Agua Ciclohexano Alcohol

Acetanilida 1.22 114 304 PS PS S

Acetona 0.79 -95 56 S S S

Benzofenona 1.15 48 306 I S S

Bromoformo 2.89 8 150 I S S

2,3-butanodiona 0.98 -2.4 88 S S S

Alcohol terbutlico

0.79 25 83 S S S

Nitrato de cadmio 4H2O

2.46 59 132 S I S

Cloroformo 1.49 -63.5 61 I S S

Ciclohexano 0.78 6.5 81.4 I S S

p-Dibromobenceno

1.83 86.9 219 I S S

p-Diclorobenceno

1.46 53 174 I S S

m-Dinitrobenceno

1.58 90 291 I S S

Bifenilo 0.99 70 255 I S S

Difenilamina 1.16 53 302 I S S

Difenilmetano 1.00 27 265 I S S

Etil, propil ter 1.37 -79 64 S S S

Hexano 0.66 -94 69 I S S

Alcohol isoproplico

0.79 -98 83 S S S

cido lurico 0.88 43 225 I S S

Nitrato de magnesio

4H2O

1.63 89 330 S I S

Alcohol metlico 0.79 -98 65 S PS S

Cloruro de metileno

1.34 -97 40.1 I S S

Naftaleno 1.15 80 218 I S PS

-Naftol 1.10 94 288 I I S

Benzoato de fenilo

1.23 71 314 I S S

Propionaldehdo 0.81 -81 48.8 S I S

Acetato de sodio 3H2O

1.45 58 123 S I PS

cido esterico 0.85 70 291 I S PS

Timol 0.97 52 232 PS S S

Tolueno 0.87 -95 111 I S S

p-toluidina 0.97 45 200 PS S S

Cloruro de zinc 2.91 283 732 S I S


40

PREGUNTAS DE REPASO

1. Qu propiedades usaras para identificar a las sustancias

desconocidas?

2. Una muestra desconocida de 9.906 mL y 10.12 g, qu densidad tiene?

3. Son las sustancias fenil benzoato y difenilo slidos o lquidos a

temperatura ambiente?

4. Podras determinar la densidad de la benzofenona en alcohol? Si o no

y por qu?

5. Cul podra ser el punto de ebullicin del hexano a 670 mm Hg?


41

6. Por qu se calibran los termmetros y las pipetas?

7. Qu par de solventes pueden ser usados para determinar la densidad

del alfa-naftol?

8. Cundo el agua y el bromoformo se mezclan, se forman 2 capas, La

capa inferior es agua o bromoformo?

9. Qu solvente usaras para determinar la densidad del cloruro de zinc?

10. La densidad de un slido con un punto de fusin de 52 a 54 C fue

determinado como 1.45 0.02 g/mL, Qu slido es?


42

11. La densidad de un lquido cuyo punto de ebullicin es de 63-65 C fue

determinado como 1.36 0.05 g/mL, Qu lquido es?

12. Quin tiene mayor volumen 10 g de cloroformo o 10 g de acetona?

Cul es el volumen de cada uno?


43

FIGURA 2.1

FIGURA 2.1

FIGURA 2.2


44

Fig. 2.3 Aparato para determinar el punto de ebullicin

Fig. 2.4 Nomograma para correccin del punto de ebullicin a 760 mm Hg


45

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS

INGENIERA QUMICA LABORATORIO DE QUMICA GENERAL

Nombres: Calif:

Grupo:

Equipo:

Fecha:

HOJA DE REPORTE PARA LA PRCTICA 3

IDENTIFICACIN DE SUSTANCIAS POR PROPIEDADES FSICAS

A. Solubilidad

Agua Ciclohexano Alcohol

Naftaleno

Cloroformo

B. Densidad

SLIDO

Volumen final de lquido en la probeta mL

Volumen inicial de lquido en la probeta mL Volumen del slido mL Peso del slido g Densidad del slido g/mL


46

LQUIDO

Volumen del lquido mL Volumen de lquido corregido por la Correccin de la pipeta mL Peso del matraz Erlenmeyer de 50 mL + 10 ml de sustancia desconocida mL Peso del matraz Erlenmeyer de 50 mL mL Peso del lquido g (Mostar clculos) Densidad del lquido g/mL

C. Punto de fusin del naftaleno

Punto de fusin observado C Punto de fusin corregido C Rango de punto de fusin observado C Rango de punto de fusin corregido C

D. Punto de ebullicin del cloroformo

Punto de ebullicin observado C Punto de ebullicin corregido C Punto de ebullicin real estimado C (Aplicando la correccin de la presin)


47

PREGUNTAS

1. Es la acetona un slido o un lquido a temperatura ambiente?

2. Qu solvente podras utilizar para medir la densidad del cido lurico?

3. Convierte tus densidades a Kg/L y compara esos valores con los

reportados en g/mL

4. Si en tu determinacin de densidad quedaron burbujas atrapadas en el

slido, por debajo del nivel de lquido, Qu error podra resultar en la

medicin de volumen, y cul podra ser el efecto de este error sobre la

densidad calculada?

5. Se encontr que un lquido desconocido, es insoluble en agua y soluble

en ciclohexano y alcohol, adems se encontr que tiene un punto de

ebullicin de 144 C a 700 mmHg., Cul es la sustancia? Cmo podras

confirmar tu respuesta?


48

6. Un lquido que tiene una densidad de 0.800.01 g/mL es insoluble en

ciclohexano Qu lquido es?

7. Cul es el punto de ebullicin del alcohol terbutlico a 600 mmHg?

8. Consulta un handbook para las siguientes preguntas y especifica que

handbook usaste

9. El osmio es el elemento ms denso que conocemos. Cul es su

densidad y punto de fusin?

10. Cul es el color del K2Cr2O7?, Cul es su solubilidad en agua fra?

11. Cul es la frmula, peso molecular y el color del dimetilglioximato de

nquel?


49

DIAGRAMA DE FLUJO


50

DIAGRAMA DE FLUJO


51

PRCTICA NO. 4

REACCIONES QUMICAS

OBJETIVO

Identificar algunas de las reacciones qumicas ms comunes, mediante

procedimientos qumicos de laboratorio (Redox, fusin, mettesis, etc.) y

representarlos en trminos de ecuaciones qumicas balanceadas.

FUNDAMENTO

Una reaccin qumica es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias)

cambia para formar una o ms sustancias nuevas. Para facilitar y estandarizar

la comprensin de las reacciones qumicas, se utilizan las ecuaciones qumicas.

Una ecuacin qumica utiliza smbolos qumicos para mostrar lo que pasa en

una reaccin qumica, por ejemplo:

KClO3 (s) KCl (s) + O2 (g)

Significa que el clorato de potasio se descompone por calor en los productos

cloruro de potasio y oxgeno. Sin embargo, esta ecuacin no est completa,

pues del lado izquierdo de la flecha hay 1.5 veces ms tomos de oxgeno

(tres) que los que hay del lado derecho (dos). En todas las ecuaciones qumicas

es indispensable cumplir con la ley de conservacin de la masa, que establece

que la masa no se crea ni se destruye, slo se transforma. Esto lo podemos

aplicar en la ecuacin qumica anterior para equilibrar el nmero de tomos del

lado de los reactivos (a la izquierda de la flecha) con los que se encuentran en

el lado de los productos (a la derecha de la flecha). A este procedimiento se le

llama balanceo de ecuaciones.


52

Para poder balancear una ecuacin qumica y de esta forma cumplir con la ley

de la conservacin de la masa, se adicionan los coeficientes necesarios para

equilibrar el nmero de tomos de cada elemento, de los dos lados de la flecha.

La ecuacin qumica equilibrada para el proceso descrito anteriormente sera la

siguiente:

2 KClO3 (s) 2 KCl (s) + 3 O2 (g)

Como puedes observar, ahora la ecuacin se encuentra balanceada: tenemos

dos tomos de potasio, dos de cloro y seis de oxgeno en ambos lados de la

ecuacin. La ecuacin se lee dos molculas de clorato de potasio reaccionan

para formar dos molculas de cloruro de potasio y tres molculas de oxgeno.

Antes de escribir una ecuacin para una reaccin, debemos establecer cules

son los productos. Qu se hace para decidir esto? Los productos son

identificados de acuerdo con sus propiedades fsicas y qumicas. Para

establecer que es el oxgeno y no el gas cloro el producido en la reaccin

anterior, nos basamos en el hecho de que el oxgeno es un gas incoloro e

inodoro y que el cloro por otra parte; es un gas amarillo- verdoso con un olor

irritante.

En este experimento observars que en algunos casos se producirn gases, en

otros se formarn precipitados, u ocurrirn cambios de color durante las

reacciones. Se te pedir que identifiques en cada caso los productos que

corresponden con las observaciones encontradas; para facilitar este trabajo en

la tabla 4.1 se enlistan algunas propiedades de sustancias que podran

formarse en las reacciones que en esta prctica se van a efectuar.


53

Tabla 4.1 Propiedades de los Productos de Reaccin

Slidos solubles en agua

Slidos insolubles en agua

Oxianiones del manganeso

Gases

KCl, blanco (solucin incolora)

CuS, azul oscuro o negro

MnO4-, morado H2, incoloro, inodoro

NH4Cl, blanco (solucin incolora)

Cu2S, negro MnO42-

, verde oscuro NO2, caf, olor muy picante (txico)

KMnO4, morado BaCrO4, amarillo MnO43-

, azul oscuro NO, incoloro, ligero olor agradable

MnCl2, rosa BaCO3, blanco CO2, incoloro e inodoro

Cu(NO3)2, azul PbCl2, blanco Cl2, amarillo, verdoso plido, olor muy picante (txico)

MnO2, negro, caf SO2, incoloro, olor asfixiante (como de cerillo) (txico)

H2S, incoloro, olor a huevos podridos (txico)


54

METODOLOGA

Reacciones de oxidacin reduccin

Muchos metales reaccionan con los cidos liberando hidrgeno y forman las

sales de los metales del cido. Los metales nobles no reaccionan con los

cidos produciendo hidrgeno. Algunos de los metales no reactivos reaccionan

con cido ntrico, HNO3. En este caso no se libera hidrgeno sino los xidos de

nitrgeno y agua.

Aade una pequea pieza de zinc a un tubo de ensayo que contenga 2

mL de HCl 6M y observa.

1. Anota tus observaciones. ______________________________________

2. Sugiere un posible producto de la siguiente reaccin:

Zn (s) + HCl (ac) __________

Manejo del residuo.

Residuo Contenedor

Residuo A

Pon una pulgada de alambre de cobre en un tubo de ensayo y aade 2

mL de HCl 6M y observa si ocurre una reaccin.


4. El cobre es un metal activo o inactivo? __________________________


55

Residuo Contenedor

Alambre de Cobre B

La solucin A

Mientras sostienes el tubo de ensayo coloca una pulgada de alambre de

cobre y aade 1 mL de cido ntrico concentrado, HNO3.


6. Est coloreado el gas? ______________________________________

7. Sugiere una frmula para el gas. ________________________________

8. Despus de que la reaccin ha procedido por 5 minutos, cuidadosamente

aade 5 mL de agua. Basndote en el color de la solucin deduce que

sustancia se trata. __________________________

Residuo Contenedor

Residuo A

El permanganato de potasio KMnO4 es un excelente agente oxidante en

medio cido. El ion permanganato es prpura y es reducido a ion

manganeso Mn+2, el cual tiene un color rosado. A 1 mL de oxalato de

sodio Na2C2O4 0.1 M en un tubo de ensayo, aade 10 gotas de cido

sulfrico 6 M. Mezcla vigorosamente. A la solucin resultante aade 1 o

2 gotas de permanganato de potasio KMnO4 0.1 M y agita. Si no se

observan cambios, pon el tubo de ensayo en un bao de agua caliente.

9. Anota tus respuestas. Fue el KMnO4 reducido a Mn+2?

Residuo Contenedor

Residuo H


56

Pon 3 mL de una solucin de bisulfito de sodio, NaHSO3 0.1 M en un

tubo de ensayo. Aade 1 mL de NaOH 10 M y espera. Aade a la mezcla

del tubo de ensayo una gota de KMnO4 0.1 M y agita.

10. Anota tus observaciones. Fue el KMnO4 reducido? Identifica el compuesto

de Manganeso formado. _____________________________

Aade ms solucin de KMnO4 0.1 M, aade 1 gota, agita y observa,

sigue aadiendo de gota en gota hasta completar 10.

11. Anota tus observaciones ______________________________________

12. Sugiere, por qu el efecto del cambio al aadir el permanganato de

potasio? ___________________________________________________

Mientras sostienes el tubo de ensayo aade 1 o 2 cristales de

permanganato de potasio a 1 mL de HCl 6 M.

13. Anota tus observaciones. _____________________________________

14. Observa el color del gas desprendido. ____________________________

15. Basado en el color del gas, Cul es? ___________________________

Residuo Contenedor

Residuo H

Reacciones de mettesis.

Generalmente las observaciones son necesarias antes de que las ecuaciones

sean escritas para las reacciones anteriores, excepto si vemos que podemos

identificar algunos de los productos. Estas reacciones son simples y debes ser


57

capaz de identificar los productos y escribir las ecuaciones. Algunas reacciones

pueden ser representadas por ecuaciones del siguiente tipo:

AB + CD AD + CB

A esto tambin se le llama sustitucin doble o reaccin de mettesis. Este tipo

de reaccin involucra un tipo de intercambio de tomos o grupo de tomos

entre las sustancias reactantes. El siguiente es un ejemplo especfico:

NaCl (ac) + AgNO3 (ac) AgCl (s) + NaNO3 (ac)

Pon una pequea muestra de carbonato de sodio, Na2CO3, en un tubo

de ensayo y aade cinco gotas de HCl 6 M.


17. Observa el color y el olor del gas formado.

18. Cul es el gas desprendido? __________________________________

19. Escribe una ecuacin para la reaccin:

HCl (ac) + Na2CO3 (s) _________

Observa que el H2CO3 y H2SO4 se descomponen de la siguiente manera:

H2CO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g)

H2SO4 (ac) H2O (l) + SO2 (g)

Repite el mismo experimento con sulfito de sodio, Na2SO3

20. Anota tus observaciones. _______________________________

21. Cul es el gas? _____________________________________

22. Escribe la ecuacin para la siguiente reaccin:

HCl (ac) + Na2SO3 (s) _________


58

Residuo Contenedor

Residuo A

Repite el experimento con sulfito de zinc, ZnSO3.


24. Cul es el gas? _____________________________________

25. Escribe la ecuacin para la siguiente reaccin:

HCl (ac) + ZnS (s) ________

Residuo Contenedor

Residuo A

Slido inorgnico B

Pon 0.5 mL de nitrato de plomo (II), Pb(NO3)2 0.1 M con unas gotas de

HCl 6M.


27. Qu es lo que se precipita? ___________________________

28. Escribe la ecuacin para la reaccin:

Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac) ?

Pon 0.5 mL de cloruro de bario, BaCl2 0.1 M, y aade dos gotas de

K2CrO4 1M.


30. Qu es lo que se precipita? ___________________________


BaCl2 (ac) + K2CrO4 (ac) __________


59

Residuo Contenedor

Residuo A

A 0.5 mL de cloruro de bario, BaCl2 0.1 M aade unas gotas de

(NH4)2CO3 3M.

32. Qu se precipita?____________________________________


(NH4)2CO3 (ac) + BaCl2 (ac) _________

Despus de que la precipitacin ha ocurrido quita cuidadosamente el

exceso de lquido. Aade 1 mL de agua al tubo de ensayo, agtalo hasta

que se precipite y decanta el lquido. Para el slido restante aade unas

gotas de HCl 6 M.

34. Anota tus observaciones _______________________________

35. Observa el color; Qu gas se desprende? ________________

Residuo Contenedor

Residuo A


60

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS

INGENIERA QUMICA

LABORATORIO DE QUMICA GENERAL Nombres: Calif.

Grupo:

Equipo:

Fecha:

HOJA DE REPORTE PARA LA PRCTICA 4

REACCIONES QUMICAS

REACCIONES REDOX 1. 2. Zn (s) + HCl (ac) 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.


61

REACCIONES DE METTESIS 16. 17. 18. HCl (ac) + Na2CO3 (s) 19. 20. 21. 22. HCl (ac) + Na2SO3 (s) 23. 24. 25. HCl(ac) + ZnS (s) 26. 27. 28. Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac) 29. 30.

31. BaCl2 (ac) + K2CrO4 (ac)

32. 33. (NH4)2CO3 (ac) + BaCl2 (ac) 34. 35.

Completa y balancea las siguientes reacciones

HBr (ac) + MgCO3 (s) HI (ac) + K2SO3 (s) Pb(NO3)2 (ac) + CuCl2 (ac) Ba(NO3)2 (ac) + Na2CrO4 (ac) K2CO3 (ac) + Ba(NO3)2 (ac)


62

PREGUNTAS DE REPASO

Contesta las siguientes preguntas:

1. Antes que una ecuacin qumica sea escrita, qu deberas saber?

2. Cmo puedes distinguir entre NO2 y NO?

3. Define la reaccin de mettesis y da un ejemplo.

4. Qu es la precipitacin?

5. Balancea estas ecuaciones

KBrO3(s) KBr (s) + O2 (g)

ZnCl2 (ac) + AgNO3 (ac) Zn(NO3)2 (ac) + AgCl (s)


63

6. Cmo podras distinguir entre los gases H2 y H2S?

7. Usando agua, cmo puedes distinguir entre los slidos blancos NaCl y

PbCl2?

8. Escribe la ecuacin para la descomposicin de H2CO3 (ac) y H2SO3 (ac)


64

DIAGRAMA DE FLUJO


65

DIAGRAMA DE FLUJO


66

PRCTICA NO. 5

TCNICAS DE SEPARACIN DE MEZCLAS

OBJETIVO

Realizar la separacin de los componentes en una mezcla e identificar los

productos de la separacin mediante algunas tcnicas comunes de laboratorio.

MATERIAL

Matraz de destilacin Soporte

Vaso de precipitado Mechero

Embudo de filtracin rpida Anillo de acero

Cpsula de porcelana Tela de alambre

Agitador Pinzas para soporte

Bomba de recirculacin

RESIDUOS COLECTOR

Dicromato de Potasio 0.25% H

Arena Agua Regresar al frasco

Yodo H

Agua Drenaje

Tetracloruro de Carbono D

Sulfato de Aluminio 0.1 M Drenaje

Hidrxido de Calcio Saturado Neutralizar con HCI; Drenaje

Agua Lodosa Regresar al Frasco

Carbn Activado Tirar a la basura

Arena Fierro Regresar al Frasco


67

FUNDAMENTO

Cuando se juntan 2 ms sustancias que no reaccionan qumicamente, el

resultado es una mezcla en la cual una de las sustancias componentes

conserva su identidad y sus propiedades fundamentales.

En la naturaleza se encuentran mezclas, as mismo cuando se preparan

compuestos en el laboratorio tambin se obtienen mezclas con frecuencia.

La separacin de componentes de mezclas, que incluyen purificacin de

sustancias impuras, es problema que se observa a menudo en Qumica. La

base de la separacin de los componentes de una mezcla es el hecho de que

cada componente tiene un conjunto distinto de propiedades fundamentales.

Estas tcnicas incluyen las siguientes:

I. Destilacin

II. Decantacin

III. Filtracin

IV. Extraccin

V. Sublimacin

VI. Coagulacin

VII. Adsorcin fsica

VIII. Separacin por magnetismo


68

METODOLOGA

DESTILACIN

Es la purificacin de un lquido al calentarlo hasta el punto de ebullicin,

condensarlo y juntar los vapores. La separacin de 2 o ms lquidos exige que

tengan distintas temperaturas de ebullicin.

Arma el aparato mostrado en la figura 4.1, coloca en el matraz de destilacin 50

mL de una solucin de K2Cr2O7 al 0.25% y calienta lentamente con un mechero

para que empiece a destilar.

Recoge aproximadamente 30 mL de destilado en un vaso y el resto en el otro.

Contina el calentamiento hasta sequedad. El calentamiento debe ser lento y al

acercarse al final aun ms. Cuida que el tapn est bien sellado para evitar

fugas.

Asegrate de que fluya por el condensador en la direccin apropiada (del

extremo inferior al superior).

Terminada la destilacin, el slido (K2Cr2O7) que queda en el matraz se

disuelve en agua y se recicla, es decir, se devuelve al frasco de la muestra.

DECANTACIN

Es la separacin de un slido no disuelto de la mayor parte de lquido.

Agita el frasco del reactivo marcado como arena en agua y rpidamente vierte

25 mL de esta mezcla en un vaso de 100 mL, permite que la arena se

sedimente tan completamente como sea posible. Vierte el lquido con cuidado

de tal forma que toda la arena quede en el vaso. Ver figura 4.2.

En esta forma has separado el slido de la mayor parte del lquido, despus de


69

la decantacin vierte nuevamente el agua en el vaso con la arena, agita bien y

regresa la mezcla a la botella del reactivo. Los residuos se reciclan.

FILTRACIN

Se usa para eliminar partculas slidas demasiado pequeas que no pueden ser

separadas por la decantacin en un tiempo razonable.

Prepara un sistema de filtracin por gravedad como se indica en las figuras 4.3

y 4.4. Asegrate de que la punta del embudo toque la pared del vaso. Toma

una muestra preparada para usar esta tcnica. Decanta la mayor parte del

lquido sobre el filtro, usando una varilla de vidrio para guiar el flujo. Los

residuos se reciclan.

EXTRACCIN

Consiste en extraer una sustancia de una mezcla a causa de su mayor

solubilidad en un disolvente determinado, para este experimento utilizaremos

cloroformo (CHCl3).

Se usa una mezcla de yodo y agua, puesto que el yodo es mucho ms soluble

en cloroformo (CHCl3) que en agua; el yodo puede transferirse al solvente

orgnico por medio del siguiente procedimiento de extraccin:

Toma 50 mL de solucin de yodo en agua y transfirela a un embudo de

separacin de 250 mL. Ver figura 4.5. Aade unos 50 mL de CHCl3. Los

vapores de CHCl3 son muy venenosos. TEN PRECAUCIN

Tapa el embudo y agtalo bien para mezclar las soluciones, La agitacin har

que aumente la presin en el embudo. Alivia esta presin abriendo la llave y

coloca el embudo en un anillo montado en su soporte. Deja que los dos lquidos

inmiscibles se separen en dos capas. El CHCl3 es ms denso que el agua y se

ir al fondo. La mayor parte del yodo pasar al CHCl3. Anota con cuidado los


70

colores de las soluciones. Retira el tapn del embudo y abre la llave para dejar

caer la capa inferior en un vaso. Cierra la llave antes que comience a fluir el

agua. El agua remanente puede purificarse ms repitiendo la extraccin con

CHCl3 puro, pero no es necesario hacer esto ahora. El residuo yodo CHCl3

se vierte en el colector D.

SUBLIMACIN

Es la propiedad fundamental de algunas sustancias de pasar del estado slido

al gaseoso sin pasar por el estado lquido.

En slidos tales como el yodo y dixido de carbono slido (hielo seco) a T

ambiente y presin atmosfrica se vaporizan directamente sin antes fundirse.

Coloca una muestra de arena con yodo en un vaso de precipitado, y arma el

aparato de la figura 4.6. Calienta suavemente y observa. Precaucin (el exceso

de temperatura provocar escape de vapores de yodo).

El yodo sublimado se raspa y se vierte en el frasco de reactivo

COAGULACIN

Es la sedimentacin de los slidos contenidos en una mezcla, aadiendo algn

reactivo para producir coagulacin. El sulfato de aluminio Al2(SO4)3 y el

hidrxido de calcio Ca(OH)2 reacciona para formar un precitado de hidrxido de

aluminio Al(OH)3.

Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 Al(OH)3 + CaSO4

El precipitado se forma como una masa gelatinosa y ligera, (floculante) con una

alta rea superficial, que atrae y atrapa partculas pequeas suspendidas y las

arrastra al fondo del recipiente a medida que el precipitado se asienta. Este

mtodo es mucho ms comn en las plantas de tratamiento de agua y en la


71

industria que en los laboratorios qumicos, donde por lo general se puede

centrifugar para acelerar la sedimentacin de las partculas. Introduce 20 mL de

agua lodosa en dos tubos de ensayo. Agita bien. Aade 8 mL de solucin

saturada de Ca(OH)2 y 2 mL de solucin de Al2(SO4)3 0.1 M a uno de los tubos.

Vuelve a agitar este tubo. Deja reposar ambos tubos y compara los tiempos en

que las soluciones pierden su turbidez. Los residuos se tiran al drenaje.

ADSORCIN FSICA

En el tratamiento para eliminar olores, colores y sabores inmiscibles se utiliza

carbn activado. Introduce 15 mL de refresco de naranja, aade 0.5 g de

carbn activado, tapa el tubo y agtalo vigorosamente. Deja sedimentar el

carbn y anota las observaciones. Si el carbn est finamente dividido no se

sedimentar con rapidez y se tendrs que centrifugar o filtrar.

De los residuos, el slido se tira a la basura y el lquido al drenaje.

SEPARACIN POR MAGNETISMO

En muestras impurificadas con partculas de fierro, estas pueden ser atradas

estas usando un imn.

Toma 5 g de la muestra arena- fierro, colcala sobre un papel extendido y pasa

el imn debajo del papel con la muestra para separar las partculas de fierro.

Despus de separar la mezcla, los residuos se renen y se reciclan.


72

CUESTIONARIO

1. Explica la tcnica de centrifugacin.

2. Cmo separaras los componentes de la siguiente mezcla:

- Sulfato de bario

- Naftaleno

- Limaduras de hierro

- Nitrato de litio

a) Menciona las propiedades de cada uno de los componentes de la

mezcla.

b) Describe los posibles mtodos a seguir para la separacin y escoge el

mejor. Elabora un diagrama del proceso de separacin.

c) Explica el criterio o criterios que tomaste para escoger el mtodo anterior.


73

d) Describe paso a paso la separacin de cada uno de los componentes.

3. Investiga qu diferencia hay entre adsorcin fsica y absorcin fsica.

4. Reporta cada uno de los experimentos sin omitir detalle y menciona que

tan eficiente es el mtodo y porqu.


74

Figura 4.1.

Figura 4.2.


75

Figuras 3 y 4 Figura 4.3 y 4.4


76

Figura 4.6 Sublimacin


77

DIAGRAMA DE FLUJO


78

PRCTICA No. 6

SUSTANCIAS EN LA VIDA DIARIA Qu son? y Cmo las conocemos?

OBJETIVO

Realizar e Identificar algunas reacciones qumicas de sustancias comunes

encontradas en el hogar.

MATERIAL Y REACTIVOS

Amonia Vaso de precipitados de 150 mL

Fertilizante MClNH 14

Blanqueador MNaOH8

Sal de mesa )()( 324 slidoCONH

Bicarbonato de sodio MSOH 1842

Sal de higuera MHCl2

Vinagre 2)(OHBa (solucin saturada)

Gis MHNO 33

Nal MAgNO 5.03

CHCl3 MBaCI 2.02

Tubos de ensayo de 13 x 150 Goteros

Slido desconocido conteniendo

,2

3

CO oISOCl

2

4,

Papel tornasol azul y rojo

FUNDAMENTO

Un importante aspecto de la qumica es la identificacin de sustancias. La

identificacin de minerales por ejemplo, la pirita oro de tontos, fue y es

todava de gran importancia para los exploradores (cateadores). La rpida

identificacin de sustancias txicas ingeridas por un menor de edad puede

acelerar su recuperacin, es ms, puede ser un factor determinante para salvar


79

su vida. Las sustancias pueden ser determinadas as mismo por el uso de

instrumentos, o reacciones caractersticas o ambos. Reacciones que son

caractersticas de una sustancia que frecuentemente estn referidas a una

prueba. Por ejemplo, uno puede identificar oxgeno mediante una tira

incandescente de Mg. Si la tira se enciende produciendo una llama, el oxgeno

probablemente est presente. Una prueba para el in cloruro es aadiendo

nitrato de plata a una solucin cida. La formacin de un precipitado blanco nos

sugiere la presencia de iones cloruro. As, otras sustancias pueden producir un

precipitado blanco bajo esas condiciones; uno confirma la presencia de iones

cloruro observando que este precipitado se disuelve en hidrxido de amonio. El

rea de la qumica que se encarga de la identificacin de sustancias es

conocida como ANLISIS CUALITATIVO.

En este experimento desarrollars pruebas con sustancias que se encuentran

en la vida diaria, tales como sal de mesa, blanqueador, sales aromticas y

carbonato de sodio. Probablemente no te puedes imaginar cmo substancias

qumicas estn en productos que se encuentran en el hogar y su nombre

qumico son cloruro de sodio, cloro, carbonato de amonio y bicarbonato de

sodio respectivamente, pero preferimos el nombre tradicional.

Despus de observar algunas reacciones de esos compuestos qumicos, t

puedes identificar parcialmente una sustancia desconocida. Tu trabajo ser

determinar qu substancias contienen los iones carbonato (CO32-), cloruro (CI-),

sulfato (SO42-), o yoduro (I-)

(Precaucin: Aunque casi siempre los compuestos qumicos del hogar pueden

parecer inofensivos, nunca los mezcles a menos que te asegures de lo que

ests haciendo. Algunos compuestos pueden ser inofensivos antes de

mezclarlos, pero al combinarse pueden producir explosiones u otras reacciones

peligrosas).


80

METODOLOGA

A. Amonio en el hogar

Medir 5mL de amonio casero y ponerlos en un vaso de precipitados de 150 mL

e introducir un pedazo seco de papel tornasol rojo sobre el vaso siendo

cuidadoso de no tocar con el papel las paredes del vaso, ni la solucin. Anota

tus observaciones (1). Repite el experimento usando un pedazo de papel

tornasol rojo humedecido en la punta con agua.

Observa cualquier diferencia y el tiempo requerido para que el papel tornasol

cambie de color o de intensidad de color, anota tus observaciones (2).

La sal de amonio se convierte en NH3 por la accin de base fuerte; uno puede

probar la presencia del ion amonio, NH4+, aadiendo hidrxido de sodio, NaOH,

liberando NH3 y probando el pH con un papel tornasol rojo.

)()()()( 234 lOHacNHacOHacNH

Introduce aproximadamente 1 mL de NH4CI (cloruro de amonio) 1 M en un tubo

de ensayo y coloca en la boca del tubo una tira de papel tornasol rojo. Anota tus

observaciones (3). Aade 1 mL de NaOH 8 M y repite el experimento. (No

permitas que el papel tornasol toque las paredes del tubo, porque ste puede

cambiar al contacto con el NaOH, a color azul). Si el papel tornasol no cambia

de color, calienta cuidadosamente el tubo, pero no hasta ebullicin. Anota tus

observaciones (4).

T puedes suponer que el fertilizante para jardn contiene compuestos de

amonio. Confirma tus suposiciones colocando fertilizante slido, una cantidad

aproximadamente del tamao de un garbanzo en un tubo de ensayo, aade

1mL de NaOH 8 M y coloca en la parte superior una tira de papel tornasol. El

fertilizante contiene sales de amonio? (5).


81

Cul es el ingrediente activo en las sales aromticas? Mantn una tira de

papel tornasol rojo en la parte superior de un frasco de carbonato de amonio

(NH4CO3) cuidadosamente, abanicando los vapores del frasco. Si eres atento,

quiz puedas detectar un olor que te sea familiar. Anota tus observaciones (6).

La mayora de las sales de amonio son estables, por ejemplo una solucin de

cloruro de amonio que analices no tendra ningn efecto sobre la tira de papel

tornasol antes de que agregues el hidrxido de sodio.

Por otro lado, el (NH4)2 CO3 es inestable y se descompone en amonio y dixido

de carbono.

OHgCOgNHsCONH 223324 )()(2)()(

Las sales aromticas contienen carbonato de amonio y se han mezclado con

hidrxido de amonio.

B. Bicarbonato de sodio, NaHCO3

Las sustancias que contienen el ion carbonato (CO32-) reaccionan con cidos

para liberar el dixido de carbono, CO2, el cual es un gas incoloro e inodoro. El

dixido de carbono se libera del bicarbonato de sodio en presencia de cidos

(por ejemplo, en presencia de limn y leche agria, ayuda a esponjar el pastel).

)()()()()( 223 acNalOHgCOacHsNaHCO

Coloca una pequea cantidad de bicarbonato de sodio slido en un tubo de

ensayo limpio y seco. Aade de una a dos gotas de cido sulfrico (H2SO4) 18

M, y observa lo que sucede. Anota tus observaciones (7). Repite el

experimento, pero esta vez usando vinagre en lugar de acido sulfrico. Anota

tus observaciones (8). PRECAUCION: EL CIDO SULFRICO (H2SO4)


82

CONCENTRADO CAUSA SEVERAS QUEMADURAS, EVITA EL CONTACTO

CON LA PIEL. SI TE CAE EN LA PIEL, INMEDIATAMENTE LAVA EL AREA

CON SUFICIENTE AGUA DE LA LLAVE.

Para confirmar la prueba del CO2, ste se hace reaccionar con una solucin de

hidrxido de Bario, Ba(OH)2. Se forma un slido blanco, carbonato de bario.

)()()()()( 2322 lOHsBaCOacOHBagCO

Muchas sustancias tales como la cscara de huevo, la coraza de los ostiones y

la piedra caliza contienen ion carbonato. Un gis comn para pizarrn contiene

Ion carbonato, el cual podemos identificar de la siguiente forma. Coloca un

pedazo de gis en un tubo de ensayo limpio; aade unas gotas de HCl 2 M.

Comprueba que el gas liberado es CO2 manteniendo una got

manual de laboratorio de química 2013 (1)

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