manual de prácticas de laboratorio de química aplicada

A

Academia de Qumica

Laboratorio de Qumica Aplicada

Academia de Qumica

Laboratorio de Qumica Aplicada

A

PRCTICA No. 1

LEY DE GRAHAM

1. OBJETIVOS:

Que el alumno:

Compruebe experimentalmente la ley de Graham o de la velocidad de difusin de los gases a partir de su relacin de velocidades.

.

2. GENERALIDADES:

Los gases tienen la propiedad de difundirse unos a travs de otros; esta es una de sus propiedades caractersticas. Segn la Teora Cintica Molecular, las partculas del primero se mueven entre los espacios dejados por los del segundo y chocan elsticamente contra los de ste.

La distribucin de un gas entre otro es un proceso rpido homogneo debido a la gran velocidad molecular. Sin embargo, se puede demostrar experimentalmente que no todos los gases se difunden con la misma velocidad, los ms pesados o de peso molecular mayor se difunden ms lentamente que los de peso molecular bajo. De acuerdo a la Teora Cintica, una partcula de gas colocada dentro de un recipiente cbico de valor A de lado, se mueve a velocidad constante, si la temperatura se mantiene constante. El tiempo (t), que tarda para ir de una pared a otra y regresar es (2 A) a la velocidad (v).

t = 2 A / v ..............................................................................(1)

Al golpear contra la pared del recipiente, la partcula rebota con momento constante (cambia de signo pero no de magnitud absoluta). La rapidez c que cambia de momentum en una pared dada es:

Rapides = 2 m (v / t) ........................................................(2)

Sustituyendo (1) en (2)

Rapidez = (2 m v) / (2 A / v)

Rapidez = m v2 / A................................................................ (3)

Al recorrer la distancia 2 A, la partcula cambia su momentum al golpear la pared opuesta, de tal manera que la rapidez total de cambio de momentum en el tiempo que se requiere para recorrer la distancia 2 A es:

Rapidez = (2 m v2) / A

Cuando el tomo rebota sobre cualquiera de las paredes del cubo, la fuerza (F) que ejerce contra las 6 paredes es:

F = (2 m v2) / A............................................... (4)

En donde:

F = fuerza

m = masa

v2 = velocidad cuadrada media

A = distancia recorrida

Se considera aqu que la partcula rebota sobre cualquiera de las paredes de la caja y al tomar la velocidad cuadrtica media del vector velocidad, se compensan las variaciones de direccin del viaje.

El rea total de las seis paredes del cubo es igual a 6 A2 y como presin es igual a la fuerza por unin del rea.

Presin = fuerza / rea............................................................(5)

Donde P es la presin, mientras que A es el rea total sobre la cual se aplica la fuerza. En nuestro caso A= 6l2, y por lo tanto

P = mn((2 / 3 l2....................................................................................(6)

Donde:

n( = nmero total de partculas

m = masa de las partculas

Pero l3 es el volumen V del cubo, de manera que:

P = mn( (2/ 3 V...........................................................................................(7)

O bien PV = 1/3 mn( (2..................................................................................(8)

Segn la ecuacin (8) el producto de PV para un gas cualquiera debe ser igual a la tercera parte del producto de la masa de todas las molculas (mn() por el cuadrado de la velocidad cuadrtica media . Aunque esta ecuacin se deriv con la suposicin de una vasija cbica, puede demostrarse que un resultado anlogo se obtiene en todo los casos, es decir independientemente de la forma del recipiente, y en consecuencia la deduccin anterior es completamente general.

Como los pesos moleculares de los gases, a la misma temperatura, son proporcionales a sus densidades, entonces: las velocidades de difusin de los gases son inversamente proporcionales a la raz cuadrada de sus densidades. Enunciado de la ley de Graham.

(a / (b = =...................................................................(9)

(a = velocidad de difusin del gas a

(b = velocidad de difusin del gas b

(a = densidad del gas a

(b = densidad del gas b

Ma = Peso Molecular de a

Mb = Peso Molecular de b

La velocidad de difusin de los gases se mide de acuerdo con la distancia que cada uno recorre en el mismo perodo de tiempo. Ejemplo:

Si en un tubo de vidrio de 100 cm. de largo se hacen difundir dos gases desde los extremos opuestos y estos se ponen en contacto a los 20 cm. de un extremo en 20 segundos, uno de los gases se ha difundido a lo largo de una distancia de 20 cm., mientras que el segundo se ha difundido en 80 cm. en el mismo perodo de tiempo. Las velocidades relativas de los gases por lo tanto son:

V1 : V2 : : 1 : 4.............................................................................(10)

Uno de los gases se difunde 4 veces ms rpido que el otro.

3. MATERIAL Y EQUIPO:

1 Soporte Universal

2 Tapones de hule de aprox. 1 cm. de dimetro

2 Alfileres

1 Regla graduada (deben traerla los integrantes del equipo).

1 Pinza para bureta

1 tapn de hule horadado

1 Tubo de vidrio aprox. 40 cm. de largo por 1 cm. de dimetro.

1 Cronometro o reloj segundero.

Algodn.

4. DESCRIPCIN DE REACTIVOS:

Frasco gotero con Hidrxido de amonio (NH4OH)

Frasco gotero con cido clorhdrico (HCl) concentrado.

5. PROCEDIMIENTO

1 Montar el dispositivo de acuerdo con el diagrama ilustrado por el profesor debiendo quedar el tubo de vidrio en forma horizontal.

2 Cubrir el alfiler de cada tapn con una mota de algodn del mismo tamao aproximado.

3 Adiciona al mismo tiempo 3 gotas de cido clorhdrico (HCl), a una de las motas y 3 gotas de hidrxido de amonio a la otra.

4 Rpido y al mismo tiempo coloca los tapones en cada uno de los extremos del tubo; toma el tiempo y observar la difusin de los gases.

5 Detener l cronometro al formarse el anillo de cloruro de amonio segn la reaccin:

HCl + NH4OH ( H2O + NH4Cl

Nota:

El NH4OH se descompone en NH3 + H2O

6 Medir la distancia recorrida por cada uno de los gases, antes de que se expanda el anillo formado.

6. DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO:

Tiempo en que tarda en formarse el anillot =

Distancia recorrida por el gas HCld1 =

Distancia recorrida por el gas NH3d2 =

Temperatura ambienteT =

7. CALCULOS EFECTUADOS:

1. Calcule el valor de vNH3 / vHCl utilizando los datos experimentales:

v = d / t

v = velocidad

d = distancia recorrida

t = tiempo de formacin del anillo

2. Calcule vNH3 / vHCl aplicando la Ley de Graham expresada en trminos de pesos moleculares.

MHCl = peso molecular de HCl

MNH3 = peso molecular de NH33. Calcule el porcentaje de error

% =( ((valor experimental valor terico() / (valor terico)( x 100

8. RESULTADOS OBTENIDOS:

Relacin experimental

Relacin terica

Porcentaje de error

9. CUESTIONARIO:

1. Mencione los principales postulados de la Teora Cintica Molecular en el comportamiento de un gas.

2.- Como explica la ley de Graham de acuerdo a lo experimentado

10. OBSERVACIONES:

Escriba sus observaciones con relacin al desarrollo de la prctica y los inconvenientes que se presentaron al llevarse a cabo.

11. CONCLUSIONES:

Realice sus conclusiones de acuerdo a los objetivos e hiptesis trazados antes del desarrollo de la misma.

12. BIBLIOGRAFA:

Forme una lista con los libros consultados.

PRCTICA No. 2

CAPACIDAD CALORFICA DE LOS SLIDOS

1. OBJETIVO:Determinar mediante el balance de energa la constante del calormetro y la Capacidad Calorfica de un slido.

2. GENERALIDADES:

La ecuacin ajustada de una reaccin qumica, indica el nmero de moles de reactantes y de productos que intervienen en ella, pero no es todo lo que se necesita para un conocimiento completo de la misma; puesto que se requiere energa para romper los enlaces entre tomos en las molculas o iones de los reactantes y sta se desprende cuando se forman otros enlaces en los productos, por lo tanto, como se puede determinar la cantidad de energa que se absorber o desprender hacia los alrededores cuando se produce la reaccin ?. El estudio termodinmico aclara las reacciones energticas.

Una reaccin dada es exotrmica s, cuando se desarrolla a temperatura constante se desprende calor desde el sistema formado por la mezcla reaccionante hacia los alrededores, y endotrmica si se absorbe calor en condiciones anlogas. Si el agua se deja evaporar espontneamente, su temperatura desciende; sin embargo, si el proceso se realiza en un termostato se absorber calor del mismo cuando tenga lugar la evaporacin. Para representar el calor absorbido por el sistema durante un proceso, se emplear el smbolo q .

El calor absorbido o desprendido en una reaccin qumica, se determina en el laboratorio mediante un instrumento llamado calormetro. Generalmente consiste en un recipiente esfrico de acero sumergido en una cantidad constante de agua en el que el proceso tiene lugar, las paredes del bao estn aisladas trmicamente de forma que no haya intercambio de calor con los alrededores. La reaccin que se lleva a cabo en tales condiciones se dice que se desarrolla adiabticamente.

Si la reaccin es exotrmica, la energa desprendida no puede escapar del sistema y aparece como un incremento en la energa cintica de sus molculas.

A partir del uso del calormetro para medir calores de reaccin de una sustancia, se determina la capacidad calorfica de dicha sustancia C, esta representa el nmero de caloras que se absorben cuando la temperatura del calormetro aumenta 1.00 C.

C = q / T

La capacidad calorfica de algunos slidos se puede determinar midiendo el mximo de calor transferido desde un peso conocido del metal a un peso conocido de agua.

En perfectas condiciones la prdida de calor del metal igualara exactamente la ganancia en calor del agua. Se pueden obtener condiciones casi perfectas a alto costo y con mucha complejidad en instalaciones muy bien ideadas y construidas que se conocen como calormetros.

Para fines experimentales, en ocasiones es suficiente la utilizacin de un vaso de precipitados o como es el caso, un vaso de unicel como calormetro. Como este calormetro es burdo, se perder mucho calor en el ambiente; esta prdida de calor se puede medir y se ha de tener en cuenta como factor de correccin en los clculos finales de la capacidad calorfica de los slidos.

La perdida de calor en el ambiente siempre que hay un cambio de temperatura de 1.00 C en el calormetro, se llama constante del calormetro K y tiene por unidades caloras / grado.


1 Tripi,

1 Rejilla de asbesto,

2 Mechero,

1 Bao Mara,

1 Termmetro,

1 Balanza granataria,

1 Agitador de vidrio,

1 Pinzas para vaso de precipitado,

1 Vaso de precipitados de 500 ml.

1 Vaso de precipitados de 250 ml.

1 Vaso grande de unicel con tapa de 500 ml. APORTE DEL ALUMNO

Slidos como: postas de plomo, perdigones de nquel, cobre y zinc, chinche de fierro o cuentas de vidrio.

REACTIVOS:

VOS:

Agua

5. PROCEDIMIENTO:

PRIMERA PARTE:

PARA DETERMINAR LA CONSTANTE DEL CALORIMETRO ( K ).

1. Pese 200 g. de agua en el vaso de unicel que emplear como CALORMETRO en el resto de este experimento; agite, tome la temperatura del agua y regstrela (Ti ).

2. Pese 200 g. de agua en el vaso de vidrio de 500 ml.

Tome la temperatura del agua y calintela lentamente, hasta aproximadamente 15 grados, sobre la temperatura inicial registrada,

Agite el agua con el agitador de vidrio para que el calentamiento sea uniforme (con cuidado de no golpear el termmetro).

Apague y retire el mechero, siga agitando hasta alcanzar aproximadamente la temperatura predeterminada (agua a temperatura ambiente + 15 ) y regstrela al permanecer constante (T i ). 3. Vierta el agua caliente contenida en el vaso de vidrio en el

CALORMETRO, tape rpidamente, agite y registre la temperatura (Tf ) cuando sta permanezca constante.

SEGUNDA PARTE:

PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD CALORFICA DEL SLIDO:

4. Pese 100 g. de agua en el vaso CALORMETRO, tome su temperatura y regstrela (Ti.).

5. Pese 200 g. de postas (Pb), en un vaso de vidrio de 500 ml.

6. Caliente las postas en bao mara durante 10 minutos, mida cuidadosamente su temperatura (T i ) y regstrela. Tenga cuidado al usar el termmetro.

7. Vierta inmediatamente y con cuidado las postas calientes en el calormetro, agite, observe la elevacin de la temperatura hasta que esta permanezca constante y registre este valor.


1 Parte: Para determinar la constante ( K ) del calormetro.

Calormetro2 Vaso

m H2 O = m H2 O =

Ti.=T i =

T f = T f =

2 Parte: Para determinar la capacidad calorfica del slido.

Calormetro2 Vaso

m H2 O = m postas (Pb) =

Ti. =T i =

T f =T f =

7. CALCULOS EFECTUADOS H O:

Primera parte: Clculo de la constante K del calormetro.

Para calcular tanto el calor ganado como el calor perdido del agua, se ha de suponer que la capacidad calorfica del agua para ste y todos los restantes clculos, es de 1.00 cal / g grado.

Mediante un balance de energa, se determina la constante del CALORMETRO ( K ), en donde el calor ganado por el agua en el calormetro es igual al perdido por el agua del vaso de vidrio.

q H2 O ganado = q H2 O perdido

Utilizando la ecuacin general para determinar el calor ganado o perdido por el agua:

q H2 O = m H2 O C H2 O ( T ) H2 Oq H2 O = Calor ganado o perdido del agua (caloras).

m H2 O = Cantidad de agua (gramos).

C H2 O = Capacidad calorfica del agua (cal / g grado).

T H2 O = Variacin de temperatura del agua ( grados). q ganado = [q H2 O calormetro] + [q calormetro ]

q ganado H2 O = [ m H2 O C H2 O (Tf -Tii ) H2 O calormetro ] + [ (K calormetro ) (Tf - Tii )calormetro ]

q perdido = (m H2 O ) (C H2 O) ( Tf - Ti )2o vaso

NOTA. q perdido siempre ser negativo, debido a que Tf es menor a Ti K CALORMETRO = ( calor perdido por el agua en el segundo vaso ) - ( calor ganado por el agua en el calormetro

aumento de la temperatura del agua en el calormetro

Despejando: K calormetro = ( qH2 O perdido ) - ( q ganado H2 O calormetro ) (Tf - Ti) calormetro2 Parte, Clculo de la capacidad calorfica (C) del plomo (Pb):

Nuevamente se hace un balance de calor:

q ganado = q perdido

Determinar el calor perdido por las postas de plomo.

q perdido por las postas = (m Pb) (C Pb) ( Tf - Ti ) Pb

q ganado = [ q H2 O calormetro ] + [ q calormetro ]

q H O calormetro = [ mH2 O C H O (Tf - Tii )calormetro ]

q calormetro = [ ( K calormetro ) (Tf - Tii ) calormetro ]

Sustituyendo en el balance de calor:

[m H2 O C H2 O (Tf - Tii)calormetro] + [(Kcalormetro)(Tf - Ti)calormetro ] = [(m Pb)(CPb) (Tf - Ti) Pb]

Calcule la capacidad calorfica de las postas despejando CPb :

CPb = [ q H2 O calormetro ] + [q calormetro ] [(m Pb) (Tf - Ti) Pb]A la capacidad calorfica de una sustancia con relacin a la del agua se llama, calor especfico de esa sustancia.

Debido a que se ha considerado la capacidad calorfica del agua como de

1.00 cal / g grado, el calor especfico de las postas es el valor numrico de la

capacidad calorfica calculada.

Consulte el calor especfico de las postas y calcule el tanto por ciento de error del valor obtenido experimentalmente.


PRIMERA PARTE.

1.- Calor ganado por el agua en el calormetro:

2. Calor perdido por el agua del segundo vaso:

3. Constante del calormetro:

SEGUNDA PARTE

4.- Calor ganado por el agua en el calormetro:

5.- Calor ganado por el calormetro:

6.- Capacidad calorfica del plomo:

7.- % de error entre C experimental y C de tablas

9. CUESTIONARIO:

1. Defina que es capacidad calorfica.

2. Dnde se supone que sta operando la Ley de la Conservacin de la energa en esta investigacin?3. Qu es un proceso adiabtico?4. Qu significa el valor obtenido de la constante del Calormetro?

5. Qu informacin obtiene de la capacidad calorfica del slido (postas de plomo)?.

10. OBSERVACIONES:

Escriba sus observaciones en relacin al desarrollo de la prctica y los inconvenientes que se presentaron al llevarse a cabo.

11. CONCLUSIONES:

Realice sus conclusiones de acuerdo a los objetivos e hiptesis trazados antes del desarrollo de la misma.

12. BIBLIOGRAFA:


A

PRCTICA No. 3

DETERMINACIN DE DENSIDAD DE LIQUIDOS

1. OBJETIVOS:

Determinar la densidad de una sustancia problema utilizando un picnmetro.

Identificar a una sustancia lquida problema por medio de su densidad.

Determinar cmo vara la densidad de los lquidos en funcin de la temperatura.

2. GENERALIDADES:

La densidad es la razn o relacin entre la masa de una sustancia y el volumen que ocupa dicha sustancia, se determina con la ecuacin:

= m/v

= Densidad (g/l o g/cm3)

m = masa (g)

v = volumen (ml, cm3)

La densidad es una propiedad caracterstica de las sustancias lquidas que no cambia, a menos que modifique su temperatura o su presin; en el caso de los lquidos un cambio de temperatura puede afectar la densidad de modo apreciable, mientras que los cambios de presin no la afectan sensiblemente. Es comn expresar la densidad en g/ml o g/cm3 para slidos y lquidos, mientras que para los gases es en g/l.

La densidad nos es til para poder identificar una sustancia desconocida.

La densidad relativa de una sustancia es la relacin entre la densidad de esa sustancia con respecto a la densidad de otra sustancia pura, esta ultima generalmente es el agua.

r = sp / H2O

r = Densidad relativa

sp = Densidad de la sustancia problema

H2O =Densidad del agua

Si el volumen para determinar la densidad de ambas sustancias es el mismo, medidos a la misma temperatura, entonces la densidad relativa se puede determinar como:

r = msp / m H2O

r = Densidad relativa

msp = masa de la sustancia problema

m H2O = masa del agua

Para ciertos propsitos esta relacin es todo lo que se requiere, pero cuando la densidad de la sustancia problema es la que se requiere determinar entonces se debe multiplicar la densidad relativa por la densidad del agua a la temperatura que se efectu la determinacin.

sp = (r ) (H2O)

sp = ( msp / m H2O) (H2O)


1 Balanza1 Picnmetro

1 Tripie metlico

1 Tela de asbesto

1 Mechero Bunsen

2 Vasos de precipitados de 100ml

1 Recipiente para bao

2 Pinza para bureta con nuez

1 Termmetro de 0 a 100C

1 Agitador de prueba

Papel absorbente


Agua

Muestra problema

Xileno para limpiar picnmetro

Acetona para secar picnmetro

5. PROCEDIMIENTO:

1.-Preestablecer las temperaturas de trabajo (temperatura ambiente, 60C)

2.-Pesar el picnmetro vaci y registrar el dato

3.-Llenar el picnmetro de agua a la Temperatura. Ambiente.

4.-Pesar nuevamente el picnmetro lleno y registrar el dato.

5.-Calentar a fuego lento y agitando el bao colocar dentro del mismo el

Picnmetro hasta que alcance la temperatura preestablecida de 60C, Apagar el mechero.

6.-Sacar, secar, pesar el picnmetro y registrar el dato.

7.-Desalojar el agua del picnmetro y adicionar un poco de acetona para Secarlo.

8.-Llenar el picnmetro con la sustancia problema (aceite) a Temperatura.

Ambiente. y limpiar con papel absorbente previamente impregnado de Alcohol.

9.-Pesar el picnmetro y registrar el dato

10.-Siga el procedimiento segn el paso 5

11.-Siga el procedimiento segn el paso 6

12.-Siga el procedimiento segn el paso 7 pero en este caso utilice xileno en Vez de acetona.

Nota: Tenga cuidado al trabajar con el picnmetro

6. TABLA DE DATOS OBTENIDOS:

Temperatura ambienteTemperatura preestablecida 60C

Peso del picnmetro vacoPeso del picnmetro vaco

Peso del picnmetro

Con aguaPeso del picnmetro con agua

Peso del picnmetro con sustancia problemaPeso del picnmetro sustancia problema

Masa del agua

Masa del agua

Masa de la sustancia problemaMasa de la sustancia problema


4. Calcular la densidad de la sustancia problema a temperatura ambiente y a 60 C.

5. Investigue el valor bibliogrfico de la densidad de la sustancia problema a las temperaturas trabajadas y compare con los resultados obtenidos experimentalmente.


Temperatura. Ambiente.60C

Densidad de la sustancia problema

9. CUESTIONARIO:

2. Indique como varan los valores de la densidad con respecto a diferentes temperaturas

3. Mencione otro mtodo de determinacin de la densidad de lquidos.

10. OBSERVACIONES:


11. CONCLUSIONES:

Realice sus conclusiones de acuerdo a los objetivos trazados antes del desarrollo de la misma.

12. BIBLIOGRAFA:


PRCTICA No. 4

DETERMINACIN DE LA VISCOSIDAD DE UN LQUIDO

1. OBJETIVOS:

Que el alumno:

Determine la viscosidad de una muestra problema (aceite para motor), por el mtodo de Stokes (esfera que cae).

Determine como vara la viscosidad de los lquidos de acuerdo con los cambios de temperatura.

2. GENERALIDADES:

La viscosidad es una importante propiedad fsica de los fluidos que debe ser considerada en muchas de las fases del trabajo de ingeniera; como por ejemplo en el diseo de equipos, bombas y tuberas, ya que tanto sus tamaos como sus respectivos costos dependen en gran parte de la viscosidad del fluido que ha de bombearse. La viscosidad de un lquido representa una medida de la resistencia a fluir sobre una superficie, debido a las fuerzas internas de friccin.

La ley de Stokes est relacionada con la cada libre de los cuerpos a travs de un fluido. Cuando un cuerpo esfrico de radio re y densidad e, cae por accin de la gravedad a travs del fluido de densidad m, sobre l acta la fuerza gravitacional, la cual se puede expresar de la siguiente forma:

Fg = 4/3 re3 ( e - m ) g

Donde:

Fg = fuerza gravitacional (dinas)

re = radio de la esfera metlica (cm)

e = densidad de la esfera metlica (g /cm3)

m = densidad de la muestra (g / cm3)

g = constante gravitacional (cm/s2)

Exista una fuerza de friccin que se opone a la cada de la esfera, esta fuerza se va incrementando conforme la velocidad de la esfera va aumentando. Sin embargo llega un momento en el que se alcanza una velocidad uniforme de cada en el que las fuerzas se hacen iguales y entonces la esfera cae a una velocidad constante.

Sir George G. Stokes demostr que un cuerpo esfrico cayendo bajo condiciones de velocidad uniforme, la fuerza de friccin Ff est dada por:

Ff = 6 re (m ve

Donde:

(m = viscosidad del fluido

ve = velocidad de la esfera

Igualando las fuerzas gravitacionales y las de friccin vemos que:

4/3 re3 ( e - m ) g = 6 re (m ve

Despejando la viscosidad:

(m = [ 2 re2( e - m ) g ] / 9veEsta ecuacin conocida como la ley de Stokes, slo es vlida cuando un cuerpo suficientemente pequeo se mueve despacio, para que el fluido a travs del cual se mueve, fluya ms all del cuerpo de manera suave y ordenada.

La ley de Stokes es la base de un viscosmetro de esfera que cae. ste consta de un tubo cilndrico vertical lleno con el lquido en estudio, sumergido en una celda de calentamiento a la temperatura deseada.


1 banco de medicin de propiedades de gases y lquidos

1 viscosmetro de esfera que cae

1 vaso de precipitados de 50 ml.

1 cronmetro

1 termmetro

1 regla (provista por el equipo)

esferas metlicas


Agua

Muestra problema (aceite para motor)

5. PROCEDIMIENTO:

PRIMERA PARTE. Para determinar la viscosidad a la temperatura

Ambiente:

1 Coloquen el viscosmetro, delante del foco que esta en el banco de medicin de propiedades de gases y lquidos.

2 Preestablezca la distancia que va a recorrer la esfera en el viscosmetro (aproximadamente 8 cm), macndola con maskin-tape a la altura de la luz del foco.

3 Deje caer por el cuello del tubo del viscosmetro una de las esferas metlicas, midiendo con el cronmetro el tiempo que tarda sta en pasar por entre las marcas preestablecidas en el punto 2. Registre el dato.

4 Repita por lo menos tres lecturas y obtenga un promedio del tiempo.

SEGUNDA PARTE. Para determinar la viscosidad a la temperatura de 40 C.

1 Coloque el viscosmetro dentro de la celda de calentamiento del banco de medicin.

2 Preestablezca la temperatura de operacin de la celda de calentamiento con el termostato (en la marca 60) que se encuentra en la parte posterior del banco de medicin.

3 Oprima el botn que indica bath del banco de mediciones, para que circule el agua.

4 Cuando el bao de agua alcance la temperatura preestablecida ( 50C):

Retire el viscosmetro de la celda de calentamiento, seque el termmetro, retire el tapn del cuello del viscosmetro, agite cuidadosamente el lquido problema y mida su temperatura (aproximadamente 40 C). Regstrela.

5 Repita el punto tres y el punto cuatro de la primera parte.


Masa de la esfera metlicag

Radio de la esfera metlicacm.

Distancia preestablecida que recorre la esferacm.

Temperatura ambiente del lquido problemaC

Tiempo promedio que tarda la esfera en recorrer la distancia s

Temperatura del lquido despus del calentamientoC

Tiempo promedio que tarda la esfera en caer despus de calentars


Calcule la densidad de la esfera:

e = (masa) e / (volumen) eCalcule la velocidad de la esfera tanto a temperatura ambiente como a la temperatura que alcanzo despus del calentamiento:

ve = distancia preestablecida / tiempo

Calcule la viscosidad del aceite, tanto a temperatura ambiente como a la que llego el aceite despus del calentamiento:

(m = 2 re2( e - m ) g / 9veNota: sese el dato de la densidad del aceite determinada en la prctica anterior


Volumen de la esfera

Densidad de la esfera

Velocidad de la esfera a la temperatura ambiente

Velocidad de la esfera despus del calentamiento

Viscosidad del aceite a la temperatura ambiente

Viscosidad del aceite despus del calentamiento

9. CUESTIONARIO:

1.- Seale de que manera se ve afectado el valor de la viscosidad con los cambios

de temperatura

2.- Indique cul es la diferencia entre densidad y viscosidad

3.- Transforme los datos de la viscosidad obtenida en poises y centipioses.

4.- Mencione otras unidades en las que puede expresarse la viscosidad.

10. OBSERVACIONES:

Escriba sus observaciones en relacin al desarrollo de la prctica y los inconvenientes que se presentaron durante la misma.

11. CONCLUSIONES:

Realice sus conclusiones de acuerdo a los objetivos e hiptesis planteados antes del desarrollo de la prctica.

12. BIBLIOGRAFA:


PRCTICA No. 5

CIRCUITO IMPRESO POR EL MTODO FOTOGRFICO

1. OBJETIVOS:

Obtener un Circuito Impreso por el mtodo fotogrfico.

2. GENERALIDADES:

El circuito impreso est formado por una placa de material aislante, por una de sus caras se encuentran adheridas tiras de cobre muy puro, que son las pistas por donde circular la corriente elctrica; por el otro lado se encuentran colocados los dems componentes del circuito como resistencias, circuitos integrados, entre otros.

La placa aislante para el circuito debe poseer las cualidades de ser muy ligera pero a la vez resistente, que no pueda ser atacada por sustancias corrosivas. Las de uso ms frecuente son aquellas que estn fabricadas de baquelita o de fibra de vidrio.

Existen diversos mtodos para obtener un circuito impreso, actualmente los mas usados son los que protegen el cobre de las pistas en contra del ataque de sustancias corrosivas, ya sea por medio de tcnicas fotogrficas o de tcnicas serigrafas.

El fotograbado es una tcnica que se utiliza para obtener la impresin de un diagrama o de una figura sobre una superficie metlica. Cuando se expone a la luz una placa metlica recubierta con una emulsin sensible a la luz incidente, sta acta ms o menos segn su intensidad, endureciendo la emulsin, propiedad que se aprovecha para el fotograbado, ya que la emulsin endurecida protege, al cobre de la placa, en contra del ataque de los disolventes qumicos dbiles (reveladores) en aquellas zonas que han estado expuestas a la luz ms intensa; mientras que la emulsin que no recibe luz no se endurece y es ms susceptible a los disolventes (reveladores).

El sensibilizador ms empleado para fijar imgenes por este mtodo es el etilen glicolmonometileteracetato, y el procedimiento utilizado para fijar las figuras, logotipos, pistas, etc., es muy similar al empleado en fotografa y resulta ms preciso y sencillo. Si se quiere lograr una imagen sobre un papel, cartn o mica, se disea un negativo a manera de molde que solo deje pasar la luz en su parte clara; esta manera resulta sencilla ya que basta con colocar la placa negativa sobre la superficie que contenga el sensibilizados y cuando estn unidos se exponen a la luz, despus se revela y la imagen del negativo queda impreso en la superficie sensibilizada.

NOTA. El circuito impreso obtenido, servir de base para el desarrollo de su prototipo.


1 Placa de baquelita con cubierta de cobre ( aprox. 5 x 7 cm. ).

1 Negativo del circuito deseado (del mismo tamao de la placa )

1 Fuente de luz blanca de 1500 1000 Watts

1 Recipiente de cermica, plstico o vidrio mas grande que el tamao del circuito

1 Estufa

1 Vaso de precipitados de 1 lt.

1 Mechero de Bunsen

1 Tripi

1 Tela de alambre con asbesto

1 Lija de agua

1 Caja de Petri


Solucin desengrasante: hidrxido de sodio al 10 %

Sensibilizador : ETILENGLICOLMONOMETILETERACETATO

Revelador : Tolueno o Xileno

Solucin descobrizante : cloruro frrico al 10 %, en medio cido

5. PROCEDIMIENTO:

1.- Preparacin de la placa:

Se pule la superficie metlica de la placa usando la lija de agua,

Para eliminar la grasa, lavar con detergente y enjuagar,

Si considera necesario limpiar mas a fondo su placa, introdzcala en la solucin de hidrxido de sodio al 10 % y enjuague nuevamente,

A partir de ese momento la placa slo se manipular de su permetro, para evitar depositar en ella grasa de los dedos,

Secar la placa en la estufa hasta que ya no haya residuos de humedad.

2.- Sensibilizado de la superficie metlica de la placa:

Utilizando un gotero vierta el sensibilizador sobre la superficie de cobre de manera uniforme sobre toda la placa (tenga la precaucin de no dejar grumos sobre la superficie metlica) y escurrir el exceso de reactivo por una esquina de la placa sobre la caja de Petri.

Seque la placa en la estufa durante 5 minutos aproximadamente, hasta que observe que la placa est seca.

3.- Exposicin a la luz:

Coloque el negativo sobre el vidrio de la lmpara, de tal manera que el frente de su negativo haga contacto con la superficie del vidrio.

Coloque la placa de baquelita sobre su negativo, teniendo cuidado de que lo cubra completamente.

Cubra la placa con la proteccin contra la luz (hule o cartn negro), teniendo cuidado de que no se mueva.

Asegrese de que la lmpara este conectada a la corriente directa de 220 V.

Exponer la placa a la luz, por espacio de 4 a 6 minutos.

Apagar la lmpara y retirar la placa junto con el negativo.

4.- Revelado

Sumerja la placa en Tolueno durante dos minutos aproximadamente.

Saque la placa y escurra el exceso de tolueno.

Deje secar por espacio de tres minutos a temperatura ambiente.

5.- Ataque Qumico y obtencin del Circuito Impreso.

Sumerja la placa y caliente la solucin de Cloruro Frrico al 10 % teniendo precaucin de que no llegue al punto de ebullicin.

Apoyndose con una franela, mueva cuidadosamente el recipiente. teniendo cuidado de no salpicar, hasta que se caiga todo el cobre que no forma parte del circuito.

Saque cuidadosamente la placa, enjuguela con agua corriente y squela a la temperatura ambiente.

6. DATOS OBTENIDOS:

Dimensiones de la placa de cobrecm.

Temperatura de secado con sensibilizadorC

Tiempo de secado con sensibilizadormin.

Tiempo de exposicin a la luzmin.

Intensidad de la luz watts

Tiempo de reveladomin.

Concentracin de la solucin de cloruro frrico% peso

Temperatura de la solucin de cloruro frricoC

Tiempo de inmersin en la solucin de cloruro frricomin.

7. CUESTIONARIO:

1.- Qu podra sucede si el sensibilizador no se seca completamente ?,

2.- Cmo influye la concentracin de la solucin de cloruro frrico en el tiempo necesario para llevar a cabo el descobrizado?,

3.- Cmo influye la temperatura del cloruro frrico en el tiempo necesario para llevar a cabo el descobrizado?,

4.- Para poder meter la placa del circuito en el cloruro frrico; por qu deben de estar perfectamente unidos el cobre y la baquelita?,

5.- Qu sucede cuando la solucin reveladora se satura?,

6.- Qu le sucede al sensibilizador de la placa cuando se expone con el negativo a la luz de la lmpara?

8. OBSERVACIONES:


9. CONCLUSIONES:

Escriba sus conclusiones de acuerdo a los objetivos trazados antes del desarrollo de la misma.

10. BIBLIOGRAFA:


A

PRCTICA No. 6

CIRCUITO IMPRESO POR EL MTODO DE SERIGRAFA

1. OBJETIVOS:

Obtener un Circuito Impreso por el mtodo de Serigrafa.

2. GENERALIDADES:

Un circuito impreso es una placa de material aislante en el que se encuentran adheridas a una o dos de sus caras tiras de cobre depositado electroliticamente que hacen la funcin de conductores, en la cara de la placa aislante se sitan los distintos componentes del circuito electrnico, cuyas terminales se hacen pasar por orificios taladrados en la placa del circuito impreso y se ponen en contacto elctrico con las pistas de cobre de la otra cara del circuito.

La impresin de circuitos puede realizarse usando diferentes mtodos de acuerdo a las necesidades del circuito; para circuitos con una gran cantidad de componentes o muy sofisticados se recomienda el mtodo de serigrafa en est mtodo se emplea el positivo del circuito a imprimir.

La placa aislante para el circuito debe poseer las cualidades de ser muy ligera pero a la vez resistente, y que no pueda ser atacada por sustancias corrosivas. Las de uso ms frecuente son aquellas que estn fabricadas de baquelita o de fibra de vidrio. El espesor de la lmina de cobre suele ser de 0.032 mm. Y para aplicaciones especiales tambin de 17.0 mm.

Comparado con el mtodo fotogrfico, la serigrafa se distingue por que en este caso el modelo de conexiones se logra sobre una capa fotosensible en una malla muy fina. La malla puede ser de polister, perlon o nylon o hilo de acero de calidad; para exigencias medias son muy adecuados los tejidos de polister con 100 mallas por cm. que estn tensadas a un marco de madera o metal. Cuando se tengan que imprimir series repetitivas de circuitos impresos a intervalos de tiempos regulares se recomienda usar un tipo de marco en el que pueda retirarse y volverse a tensar en cualquier momento, de este modo se consigue almacenar en poco espacio mallas de impresin.

Con este mtodo se consigue que en lugares donde posteriormente habr zonas conductoras las mallas queden libres y en aquellas otras zonas que han de ser corrodas, las mallas queden cerradas por la capa fotosensible, posteriormente se aplica una tinta tipo litogrfica anticorrosivo, a continuacin se aplica una solucin corrosiva para eliminar el cobre en exceso.

.


1 Malla* de 120 hilos por centmetro tensada a un cuadro de madera o de metal.

1 Rasero* o esptula (puede utilizar una tarjeta de plstico tipo telefnica)

1 Recipiente color mbar, de aproximadamente 250 ml., para realizar la

mezcla de la solucin fotosensible

1 Agitador

1 Secadora manual*

1 Prensa para sujetar el marco de la malla.

1 Placa de baquelita (comprada por el alumno, de acuerdo al tamao de su circuito).

1 Positivo del circuito* de aproximadamente 5 X 7 cm.

1 Fuente de luz de 1000 a 1500 Watts.

Aspersor*. Lija de agua.

* Deber traerla el alumno.


Solucin sensibilizadora.

Solucin activadora de cromo.

Tinta anticorrosivo, color negro o azul.

Solucin descobrizante : cloruro frrico al 10 %, en medio cido

Detergente.

Solucin desengrasante de hidrxido de sodio al 10 %.

Catalizador recomendado por los proveedores.

5. PROCEDIMIENTO:

1.- Preparacin de la placa:

Se pule la superficie metlica de la placa usando la lija de agua.

Para eliminar la grasa, lavar con detergente y enjuagar,

Si considera necesario limpiar mas a fondo su placa, introducirla en la solucin de hidrxido de sodio al 10 % y enjuagar nuevamente,

A partir de ese momento la placas slo se manipular de su permetro, para evitar depositar en ella grasa de los dedos,

Secar la placa en la estufa hasta que ya no haya residuos de humedad.

2.- Sensibilizado de la malla:

En un cuarto semiobscuro, se hace una mezcla homognea en un recipiente opaco o color mbar, en proporcin 1 parte de una solucin activadora de cromo con 10 partes de la solucin sensibilizadora; adicionando aproximadamente dos partes del catalizador agitando, hasta obtener una mezcla homognea, a la cual llamaremos solucin fotosensible.

A la malla limpia y seca se le aplica (con ayuda del rasero) una capa uniforme no muy gruesa de la solucin fotosensible.

Se seca la capa de solucin fotosensible, usando la secadora de mano (puede ser a la intemperie; solo que es mas lento el secado).3.- Exposicin a la luz:

Una vez seca la capa de solucin fotosensible:

Coloque el positivo sobre el vidrio de la lmpara, de tal manera que el reverso de su positivo haga contacto con la superficie del vidrio.

Coloque la malla sobre su positivo, teniendo cuidado de que quede dentro del rea fotosensibilizada..

Cubra la placa con la proteccin contra la luz (hule o cartn negro), teniendo cuidado de que no se mueva.

Asegrese de que la lmpara este conectada a la corriente directa de 220 V.

Exponer la placa a la luz, por espacio de 1.5 minutos aproximadamente. Haciendo notar que el tiempo de exposicin depende del tamao del circuito.

Apagar la lmpara, retirar la malla y el positivo.

4.- Revelado de la malla:

Se moja la malla con suficiente agua directa de la llave, o usando un aspersor, hasta que toda la solucin fotosensible se desprenda de la malla y se logre observar el circuito marcado sobre la malla.

A partir de este momento, la solucin deja de ser sensible a la luz y se puede trabajar con mayor intensidad de luz.

Se seca la malla perfectamente a la intemperie o usando una secadora manual.

5.- Entintado de la placa:

Coloque la placa de baquelita en la mesa y colquele encima la malla de manera que hagan contacto.

Sujtelos a la mesa con la ayuda de la prensa

Vierta tinta anticorrosivo sobre la malla y con el rasero distribuya sobre toda la superficie de tal forma que quede una capa uniforme y delgada de tinta

Espere a que seque la tinta, y sin que se corra la tinta, separe la malla de la placa de baquelita y observe la calidad en el entintado de la placa

Si observa algn defecto en la aplicacin de la tinta, limpie perfectamente con un solvente de tinta y perita esta etapa del procedimiento.

6.- Ataque Qumico y obtencin del Circuito Impreso.

Sumerja la placa y caliente la solucin de Cloruro Frrico al 10 % sin que llegue al punto de ebullicin.

Apoyndose con una franela, mueva cuidadosamente el recipiente. teniendo cuidado de no salpicar, hasta que se caiga todo el cobre que no forma parte del circuito.

Saque cuidadosamente la placa, enjuguela con agua corriente y squela a la temperatura ambiente.

6. CUESTIONARIO:

1.- Cul es la funcin del agua en el punto 4 del procedimiento?

2.- Cul es la funcin de la solucin fotosensible en el punto 2 del procedimiento?

3.- Cmo afecta el tiempo de exposicin a la luz?

4.- Cmo afecta la luz blanca a la solucin fotosensible en el proceso por serigrafa?

5.- Enumere las ventajas y desventajas entre todos los mtodos de impresin de circuitos experimentados. (Fotogrfico y xerogrfico)

7. OBSERVACIONES:


8. CONCLUSIONES:

Escriba sus conclusiones de acuerdo a los objetivos trazados antes del desarrollo de la misma.

9. BIBLIOGRAFA:

Haga una relacin de los libros consultados.

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Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica

Unidad Culhuacn


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Unidad Culhuacn


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manual de prácticas de laboratorio de química aplicada

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