manual de prÀcticas laboratorio quimica ing. de materiales

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE IRAPUATO

MANUAL DE PRCTICAS DE LABORATORIO

Ingeniera en Materiales

QUIMICA

FECHA: Junio 2003ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 1

CONTENIDOPginaIntroduccin Objetivos de las prcticas Reglamento de laboratorio PRCTICA No 1 MANEJO DE MATERIAL Y EQUIPO DE LABORATORIO PRCTICA No 2 PROPIEDADES Y CAMBIOS FISICOQUMICOS PRCTICA No 3 DESTILACIN Y EXTRACCIN PRCTICA No 4 TABLA PERIDICA Y SUS PROPIEDADES PRCTICA No 5 ENLACES QUMICOS PRCTICA No 6 PRODUCCIN DE CIDO SULFRICO PRCTICA No 7 TIPO DE REACCIONES QUMICA INORGNICAS PRCTICA No 8 REACCION ORGNICA PRCTICA No 9 SAPONIFICACIN PRCTICA No 10 ESTEQUIOMETRA I PRCTICA No 11 ESTEQUIOMETRA II PRCTICA No 12 INDICADORES Y REACCIONES ACIDO-BASE PRCTICA No 13 ANLISIS DE ACIDEZ TITULABLE PRCTICA No 14 DETERMINACIN DE DUREZA EN AGUA APENDICE I. TABLA DE ELEMENTOS Y MASAS ATMICAS II. TABLA DE UNIDADES DE MEDICIN III. TABLA DE PROPIEDADES FSICAS DE ALGUNAS SUSTANCIAS. IV. TABLA DE FRMULAS DE IONES COMUNES BIBLIOGRAFA

ITESI

Ing. Rubn Fernndez Trujillo

2

INTRODUCCIN La asignatura de qumica inorgnica se imparte en el primer semestre de todas las carreras de ingeniera en el instituto. Por lo tanto, el presente manual pretende ser un apoyo y complemento para tal materia. Sabemos que un texto o la enseanza del profesor en clase puede en algn momento dado transmitir ideas; pero una ciencia como la qumica debe trabajar con la realidad fsica que no es tangible. Por ende, el conocer la qumica requiere experimentar y palpar los fenmenos y para ello, necesita de un lugar de trabajo prctico como el laboratorio y de un manual para llevar a cabo los procedimientos. El trabajar correctamente en laboratorio implica la adquisicin de una serie de hbitos, desarrollo de habilidades, as como la explicacin y justificacin terica de los fenmenos. Unos de los hbitos por desarrollar es el registrar en forma ordenada y fidedigna los resultados, observaciones y las operaciones matemticas y clculos necesarios en el desarrollo experimental. Tal informacin debe anotarse en una bitcora o cuaderno de laboratorio y no en la prctica ni en hojas sueltas. En forma general, el cuaderno de trabajo debe incluir:

Toda informacin del experimento, sin minimizar algunos detalles observados. Un diagrama de flujo de las operaciones del experimento Informacin de datos que ocurran en el momento o fase del trabajo, no esperar al final de la prctica para hacer sus anotaciones. Los errores deben tacharse, nunca borrarse la omisin de datos puede ocasionar la repeticin del experimento.

En la siguiente seccin del presente manual se describe las normas de seguridad para el laboratorio de qumica y ah se mencionan algunas de las acciones que debe realizar el alumno antes y durante la sesin de laboratorio. Por lo tanto antes de empezar cualquier trabajo en laboratorio ser indispensable leer el documento antes citado. De una forma general algunos de los aspectos relacionados son:

Lectura previa de la prctica en el manual. Lectura de material adicional relacionado con el experimento y vinculacin con la teora explicada en clase. Formular hiptesis en le desarrollo experimental. Explicacin y/o discusin durante la realizacin de la prctica. Informe de resultados personal o grupal. Investigar la naturaleza de los reactivos a utilizar. Ing. Rubn Fernndez Trujillo 3

ITESI

Cada profesor que imparta la asignatura de qumica inorgnica tendr una forma particular de realizar la evaluacin del desarrollo prctico en laboratorio, los siguientes puntos son algunas sugerencias de evaluacin:

Realizar exmenes prcticos Tomar en cuenta la asistencia , participacin y puntualidad El respeto a las normas de seguridad La presentacin del cuaderno de laboratorio Orden y limpieza en el trabajo

OBJETIVOS DE LAS PRCTICAS Mediante la observacin y la experimentacin el alumno comprender el comportamiento de la materia y tambin aprender a trabajar con seguridad y precisin, lo mismo que interpretar los resultados logrados, basndose en el trabajo experimental. OBJETIVOS DEL LABORATORIO DE QUIMICA Que el alumno se familiarice personalmente con los fenmenos qumicos, fsicos, fisicoqumicos que experimenta la materia. Que el alumno adquiera destreza en el manejo de reactivos, materiales y equipos comnmente usados en laboratorio de qumica y que despierte su espritu de investigacin motivada por sus observaciones y experiencias propias.

ITESI


4

REGLAMENTO DE HIGIENE Y SEGURIDAD PARA LABORATORIOS. Este documento forma parte del Manual de Seguridad para laboratorios en el ITESI. R1. El presente reglamento es aplicable en todos los trabajos experimentales, ya sea de docencia o investigacin que se realicen en los laboratorios dentro del ITESI. R2. Cualquier actividad que se realice en tales laboratorios debe estar supervisada por un responsable, el profesor de la materia o el encargado del laboratorio. R3. Es necesario que el personal que trabaje en cada laboratorio conozca el sistema de alertamiento, zonas de seguridad, rutas de evacuacin, el equipo para combatir incendios y las medidas de seguridad establecidas. R4. Los laboratorios debern estar acondicionados, como mnimo con: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) Control maestro para energa elctrica Un botiqun de primeros auxilios Extintores Un sistema de ventilacin adecuado Agua corriente Drenaje Un control maestro para suministro de gas Estacin de regaderas y lavaojos Sealamientos de Proteccin Civil Guantes y lentes de seguridad Mascarillas de seguridad

R5. Al realizar actividades experimentales, nunca deber estar una persona sola en los laboratorios. El mnimo de personas deber ser, invariablemente de dos. En el caso de que uno de ellos sea alumno, deber estar siempre un profesor o encargado.

ITESI


5

R6. Al realizar una prctica, los usuarios no deben dejar sus cosas o tiles escolares sobre el lugar o mesa de trabajo, estas deben colocarse en algn lugar indicado por el encargado, donde no obstruyan la labor experimental. Si el alumno utiliza cajones, gavetas o archiveros para guardar material o cosas de valor debe cerrarlo, el laboratorio no se hace responsable de cualquier prdida. R7. El equipo de proteccin personal que ser usado en los laboratorios. Alumnos: 1) Bata de algodn 100% 2) Lentes de seguridad. En caso de lentes graduados, solicitar a los alumnos que sean de vidrio endurecido e inastillables, y uso de protectores laterales 3) 4) 5) 6) 7) El pelo recogido Guantes en caso de que el experimento lo exija a criterio del profesor Franela de algodn Usar zapato cerrado de piel o de seguridad No traer anillos, aretes ni pulseras

Profesor: 1) Bata de algodn 100% 2) Lentes de seguridad. En caso de lentes graduados, solicitar a los alumnos que sean de vidrio endurecido e inastillables, y uso de protectores laterales 3) El pelo recogido 4) Usar zapato industrial o cerrado de piel Encargado o Laboratorista: 1) Bata de algodn 100% 2) Lentes de seguridad. En caso de lentes graduados, solicitar a los alumnos que sean de vidrio endurecido e inastillables, y uso de protectores laterales 3) Guantes, cuando se encuentre en contacto con los reactivos 4) Pelo recogido 5) Usar zapato industrial o cerrado de piel Ninguna persona podr permanecer en el laboratorio si le falta alguno de los implementos anteriormente descritos. ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 6

R8. En los laboratorios y anexos donde se realicen experimentos queda prohibido fumar, consumir alimentos o bebidas, el uso de lentes de contacto y el uso de zapatos abiertos (tipo guarache o tenis). R9. Las puertas de acceso y salidas de emergencia debern estar siempre libres de obstculos, accesibles y en posibilidad de ser utilizadas ante cualquier eventualidad. El responsable del laboratorio deber verificar lo anterior al menos una vez cada semana. R10. Las regaderas debern contar con el drenaje correspondiente, funcionar correctamente, al igual que la estacin de lavaojos, estar lo ms alejadas posibles de instalaciones o controles elctricos y libres de todo obstculo que impida su correcto uso. El responsable deber verificar esto, al menos una vez cada semana. R11. Los controles maestros de energa elctrica y suministro de gas, agua, vapor y vaco, para cada laboratorio, debern estar sealados adecuadamente, de manera tal que sean identificados fcilmente. R12. En cada laboratorio, deber existir al alcance de todas las personas que en l laboren, un botiqun de primeros auxilios. El responsable del rea deber verificar el contenido del botiqun, para proceder a reponer los faltantes y o enriquecerlos a criterio de los jefes de laboratorio. R13. Los extintores contra incendio debern ser de CO2 o de polvo qumico seco y debern revisarse como mnimo una vez al semestre, debern recargarse cuando sea necesario de conformidad con los resultados de la revisin o por haber sido utilizados. Durante el tiempo que el extintor est vaco, deber ser removido de su lugar para evitar confusiones en caso de necesitarlo. R14. Las campanas o sistemas de extraccin de gases debern mantenerse siempre sin obstculos que impidan cumplir con su funcin. Asimismo debern ser accionadas al inicio del trabajo experimental, para verificar su buen funcionamiento; en caso contrario, el responsable deber avisar a mantenimiento y servicios tcnicos para que efecten el mantenimiento preventivo o correctivo. R15. Los sistemas de suministro de agua corriente y drenaje debern verificarse a fin de que estn en buen estado; en caso contrario, los responsables de cada rea ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 7

darn aviso a la coordinacin de mantenimiento y servicios tcnicos para recibir el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera. R16. Los lugares en los que se almacenan reactivos, disolventes, equipos, materiales, medios de cultivo y todo aquellos relacionado o necesario para que el trabajo en los laboratorios se lleve a cabo, estarn sujetos a este reglamento en su totalidad. R17. Queda prohibido arrojar desechos de sustancias al drenaje o por cualquier otro medio, sin autorizacin del responsable del rea. El manual de seguridad o los manuales de prcticas correspondientes debern incluir la forma correcta de desechar los residuos. R18. Al finalizar las actividades en el laboratorio, el responsable del rea, profesor o jefe de laboratorio ( el ltimo en salir del laboratorio ), deber verificar que queden cerradas las llaves del gas, agua, vaco, vapor, circuitos elctricos, luces, etc. En caso de requerir que algn equipo trabaje de manera continua, deber dejarse en forma claramente visible y legible, la informacin acerca del tipo de experimento, proceso o reaccin en desarrollo, las posibles fuentes de problema, la manera de controlar los eventuales accidentes y la forma de localizar al responsable del equipo. Del Manejo de Sustancias y Material R19. Con respecto al manejo de sustancias, material y equipo en el laboratorio se deben de atender a los siguientes aspectos: Para transferir lquidos con pipetas, deber utilizarse la pipeta correspondiente. Queda prohibido pipetear con la boca Proceda siempre con precaucin al transferir sustancias de sus recipientes. Si algo se derrama notifique al profesor o encargado, de manera que pueda aplicarse los procedimientos de limpieza adecuados. Cuando se trabaje con tubos de ensayo, no debe mirarse al interior del mismo mientras se calienta, ni tampoco debe apuntar la boca del tubo en direccin hacia el compaero. Cuando se calientan tubos de ensayo debe hacerse partiendo de las porciones superiores hacia abajo. De otra manera el vapor que asciende, al encontrarse con la capa de lquido situada por encima de l, puede causar proyecciones del contenido. Cuando se est manejando lquidos inflamables, hay que tener cuidado que no haya llamas cerca. Ing. Rubn Fernndez Trujillo 8

ITESI

Cualquier recipiente donde se encuentren grandes volmenes de sustancias qumicas peligrosas como cidos y lcalis, deben ser manipulados por el profesor o encargado de laboratorio. Nunca agregue agua sobre un cido concentrado. Si es necesario preparar un cido diluido, debe agregarse siempre el cido concentrado, en pequeas cantidades, sobre el agua y agitar. Cuando est manipulando (acodando) vidrio permita que se enfre antes de cualquier manejo posterior. Al cortar tubos de ensaye, cuide de no dejar superficies cortantes, alise al fuego. Al introducir tubos de vidrio a tapones no apoyarse sobre la palma de la mano. Nunca fuerce dentro o fuera los tapones y anexos de goma, de los tubos de vidrio, termmetros o cualquier otro material que se pueda quebrar. La glicerina o el detergente facilita la tarea de quitar dichos tapones o anexos. Nunca calentar los sistemas totalmente cerrados Usar soportes que apoyen bien en la mesa, para evitar la cada de equipos con centros de gravedad altos.

R20. Cuando se trabaje con sustancias txicas, deber identificarse plenamente el rea correspondiente, nunca debern tomarse frascos por la tapa o el asa lateral, siempre debern tomarse con ambas manos, una en la base y la otra en la parte media. Adems se deber trabajar en el rea con sistemas de extraccin y equipo de proteccin personal. R21. En cada laboratorio deber existir de manera clara, visible y legible, la informacin acerca de los telfonos de emergencia a los cuales llamar en caso de requerirlo: Cruz Roja Bomberos Antirrbico Centro Mdico Proteccin Civil

R22. Cualquier alteracin a las condiciones de seguridad o en el cumplimiento del presente reglamento, deber ser reportado al responsable correspondiente.

ITESI


9

R23. Las personas a quienes se les sorprenda haciendo mal uso de equipos, materiales, instalaciones, etc.; propias de los laboratorios. De todo aquello mencionado en los reglamentos R3 y R4 o de las sealizaciones instaladas, sern sancionadas conforme lo dicte la academia y jefatura correspondiente. De La Disposicin de Material y equipo R24. Todas la sustancias, equipos, materiales, etc.; debern ser manejadas con el mximo cuidado, siguiendo las condiciones de los manuales de uso o manuales de seguridad, segn sea el caso. R25. El equipo necesario para la realizacin de las prcticas ser proporcionado en condiciones normales de funcionamiento, cualquier desperfecto que resulte, el estudiante lo har saber al profesor o encargado, sin que intente llevar a cabo la reparacin correspondiente. R26. El material de consumo para cada prctica, lo proporciona el encargado en cantidad suficiente y adecuada al trabajo a realizar. Si el estudiante hace mal uso de este; tendr que reponer el material de consumo. R27. En caso de haber roto material en forma irreparable, colocar los pedazos en una bolsa adecuada y colocarla en los depsitos para tal propsito. R28. Para reponer los daos a material o equipo, que por negligencia, mal uso o cualquier otra causa, el estudiante reponerlo con las mismas especificaciones y entregarlo con la factura de compra. Se tendrn 15 das naturales para reponer debidamente el material o equipo, si no cumple no se le permitir trabajar en el laboratorio, reprobar la materia en curso relacionada con este y no se podr inscribir al siguiente semestre de la carrera correspondiente. R29. El material y equipo de los laboratorios, son para ser usados en prcticas o investigaciones y no se prestarn para fines personales. Asistencia y Servicio de Material

ITESI


10

R30. El Estudiante deber asistir a la sesin de laboratorio que le corresponde con puntualidad o con una tolerancia de 10 minutos. Despus de estos 10 minutos no se le entregar material.

R31. La entrega de material se efectuar exclusivamente, durante la primera media hora de entrada a cada sesin. Los alumnos no podrn iniciar o terminar una prctica, si no est el profesor de la materia o el encargado de laboratorio. R32. El estudiante tiene la obligacin de haber ledo previamente la prctica del manual y escuchar la explicacin del maestro sobre el experimento a realizar. R33. Se solicitar al encargado de laboratorio el material, de acuerdo al vale o boleta de cada sesin y lo revisar cuidadosamente en su presencia, firmar de conformidad, si este es el caso, cuidando de anotar cualquier desperfecto del material. R34. Los estudiantes tienen la obligacin de limpiar la mesa de trabajo, el equipo e instrumentos, de devolver el material limpio y seco y en el mismo estado en que se recibi y no olvidar la boleta firmada.

ITESI


11

PRACTICA No 1MANEJO DE MATERIAL Y EQUIPO DE LABORATORIOOBJETIVOS Conocer el material usado en laboratorio de qumica. Aplicar las tcnicas de manipulacin de material de laboratorio. Realizar mediciones bsicas en laboratorio. INTRODUCCIN En un laboratorio de qumica se tiene una gran variedad de material y equipo necesario para la realizacin de experimentos. Es importante que el alumno conozca y adquiera cierta destreza en el manejo de equipo, material y sustancias, lo cual le permitir realizar los procedimientos con mayor seguridad y exactitud. El material de laboratorio es costoso y especifico, por lo que se debe estar seguro de su uso y cuidados para no deteriorarlo durante su manipulacin. En las siguientes pginas se encuentra el material ms comn en laboratorio de qumica. El profesor dar una explicacin general de los diferentes materiales y equipos que se tienen en laboratorio. I MEDICIN DE LA MASA En el laboratorio se cuenta con tres tipos de balanzas. La balanza analtica de precisin para determinar masas del orden ( 0.001 220 g ), la balanza electrnica granataria, para masas de ( 0.01- 210 g ) y la balanza granataria de plato, para una masa de ( 0.1- 2610 g ). Las precauciones para el manejo de balanzas en general son: 1) Para slidos. Estos no debern colocarse directamente sobre el platillo de la balanza, ya que pueden ser corrosivos, por lo tanto se sigue el procedimiento. 2) ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 12

a) Pese primero el recipiente limpio y seco (un vaso de precipitados, cpsula de porcelana o un papel doblado). Presione Tare, para almacenar el peso del recipiente y poner en ceros la balanza. b) Agregar el slido con la esptula y pesar lo requerido. c) En el lugar donde se encuentran las balanzas analticas, se tiene el procedimiento general de su manejo Es necesario identificar algunos slidos que no pueden ser pesados sobre papel. Por ejemplo el hidrxido de sodio (NaOH) y sustancias fuertemente custicas, algunas sales humedad con rapidez y, cualquier sustancia que pueda atacar el papel, como el clorato de potasio (KClO3), para lo cual se usa un vidrio de reloj. 3) Para lquidos. Utilizar siempre un recipiente de vidrio realizando el mismo procedimiento que para los slidos. PROCEDIMIENTO Determinar la masa de 25 ml de alcohol etlico con los tres tipos de balanza mencionados. Balanza analtica de precisin Balanza electrnica Balanza de plato II MEDICION DEL VOLUMEN Cuando medimos un volumen, por ejemplo en una probeta, la superficie del lquido o solucin forma una pequea curva semilunar llamada menisco. Para que la lectura del volumen sea ms exacta se debe leer en la parte inferior del menisco, colocando la vista a nivel del mismo para evitar lecturas errneas (figura 1.1). m1= ________________g m2=_________________g m3=_________________g

ITESI


13

Figura 1.1 Ejemplo de lectura correcta en una probeta. Para medir volmenes ms pequeos se tiene diferentes tipos de pipetas, las cuales se pueden llenar usando, ya sea una propipeta o una jeringa conectada a un tramo de manguera de hule. Es muy frecuente que entre ms pequea sea la pipeta existe mayor posibilidad de accidente, por ello las pipetas serolgicas se llenan con un tubo de hule conectado a una boquilla o perilla. La figura 1.2, muestra la tcnica para transferir una cantidad de una solucin usando pipeta volumtrica.

ITESI


14

Figura 1.2 Transfiriendo una cantidad de solucin usando pipeta volumtrica con bulbo III MANEJO DEL MECHERO Una gran variedad de mecheros son usados en laboratorio de qumica. Todos ellos utilizan el mismo principio, al abrir la vlvula el gas fluye al barril del mechero, donde se mezcla con el aire constituyendo una fuente muy rpida de calor intenso, su estudio revela aspectos interesantes del proceso de combustin. La vlvula reguladora sirve para graduar la entrada de gas combustible, que puede ser metano, propano o butano. Ajustando simultneamente, la vlvula del gas y la entrada de aire hasta que se produzca una flama azul intensa y carezca de punta amarillo-anaranjada y un alcance de aproximadamente 12 cm, se tendr la llama ms eficaz para el calentamiento. En el laboratorio se tienen dos tipos de mecheros, el mechero de bunsen y el mechero de alta temperatura o de Meker. IV MANIPULACIN CON TUBERA DE VIDRIO Los tubos de vidrio y varilla de vidrio son de frecuente uso en laboratorio para realizar conexiones en los diferentes montajes de equipos, y como agitadores respectivamente. Los pasos para cortar tubo de vidrio se ilustran en la figura 1.3. 1) Rayar el tubo con una lima triangular o un cortador especial para tubos, procurando hacer una incisin fina, suficiente para iniciar una ruptura transversal. 2) Presionar con los dos pulgares en la direccin marcada en la figura. Si no se corta el tubo, se repite el rayado y se vuelve a aplicar presin y jalar parejamente con ambas manos. A los tubos cortados se les da un terminado correcto hacindolas girar en una flama pequea y caliente, usando una mariposa sobre el mechero para extender la llama. Si la punta del tubo se calienta demasiado tiende a irse cerrando y sus bordes se van engrosando, siendo entonces conveniente ensancharlo, para esto se introduce en la boca del tubo an caliente la punta cnica de una varilla de grafito o de carbn vegetal y simultneamente se le ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 15

imprime rotacin al tubo. Para impedir que el grafito se adhiera al vidrio, primero se calienta y se introduce en un trozo de parafina (figura 1.4)

Figura 1.3 Procedimiento para cortar tubo de vidrio

Figura 1.4 Pulido para los tubos de vidrio Para obtener un tubo doblado correctamente, es indispensable calentarlo uniformemente en toda la seccin del tubo que se va a doblar, la figura 1.5 muestra la secuencia de doblado correcto.

ITESI


16

Figura 1.5 Secuencia para doblar un tubo de vidrio

EXPERIMENTO 1 MANEJO DE MATERIAL DE VIDRIO Y SUSTANCIAS LIQUIDAS PROCEDIMIENTO Practique el uso de pipetas, aadiendo en tres tubos de ensaye, respectivamente, 5, 8, y 12 ml de agua pura. Utilizando un frasco de reactivos que contenga solucin de azul de metileno, vierta en los tubos de ensayo 2, 6, y 10 gotas respectivamente. Compare y anote las observaciones pertinentes acerca de la intensidad de las coloraciones obtenidas en cada tubo. Tubo 1: ________________________________________ Tubo 2: ________________________________________ Tubo 3: ________________________________________ EXPERIMENTO 2 MEDICIONES DE DIVERSAS SUSTANCIAS SLIDAS Y LIQUIDAS PROCEDIMIENTO ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 17

Pesar aproximadamente unos 5g de sulfato de cobre, virtelos en el mortero y pulverzalos. De stos pesar exactamente 1.5 g disolvindolos en un vaso de precipitados que contenga unos 50 ml de agua y agitar hasta disolucin. Anote el aspecto de la solucin ________________________________________________ Qu se deber aadir a la solucin anterior para que presente menor intensidad de color? _______________________________ Cmo se llama esta operacin?______________________________. Vaciar la solucin obtenida en un matraz volumtrico de 100ml y completar con agua hasta la marca. Anotar el nombre de la operacin que has efectuado para hacer esta solucin_________________________.

ITESI


18

ITESI


19

ITESI


20

CUESTIONARIO 1. Explicar el procedimiento para pesar un slido higroscpico. 2. Escriba la reaccin general de la combustin en el mechero. 3. Con nmeros ordinarios seale los pasos a seguir en la instalacin y funcionamiento de un mechero: _____ Se enciende un cerillo y se acerca a un costado de la boca del mechero. _____ Con el collarn se regula la entrada de aire. _____ Se cierra la llave del gas. _____ Se cierra la cmara de aire con el collarn. _____ Se desconecta el tubo de ltex de la toma de gas. _____ Se conecta el tubo de ltex a la toma de gas. _____ Se abre la llave del gas. _____ Se ajusta el collarn hasta obtener una flama azulada en la boca del mechero. 4. Escriba el uso ms frecuente del siguiente material de laboratorio. a) Mufla________________________________________________________ b) Matraz kitasato________________________________________________ c) Vidrio de reloj_________________________________________________ d) Refrigerante__________________________________________________ e) Embudo Buchner______________________________________________ f) Bureta_______________________________________________________ g) Tripi________________________________________________________ h) Piseta_______________________________________________________

ITESI


21

EQUIPOS DE LABORATORIOPermite agitar los reactivos, para que la reaccin se lleve a cabo de forma ms rpida y uniforme. Tiene una pieza metlica que gira y mueve un pequeo imn introducido en el matraz o recipiente

1. AGITADORES

Es un recipiente de paredes gruesas y cierre hermtico, en el cual se realizan esterilizaciones a altas temperaturas y presiones.

2. AUTOCLAVE

Es un instrumento utilizado para medir las masas de las sustancias

3. BALANZA

ITESI


22

Es un embudo con la base agujerada. Se acopla por su extremo inferior mediante un matraz kitasato. Encima de los orificios se coloca un papel filtro. Se utiliza para filtrar sustancias porosas. 4. EMBUDO BUCHNER

Consta de un tubo vertical, enroscado en su parte baja con un pie por donde entra el gas. Mediante un aro metlico mvil se regula la entrada de aire 5. MECHERO DE BUNSEN Se utiliza para desecar sustancias o bien preservarlas de la humedad ambiental. Para ello contiene una sustancia muy higroscpica como el gel de slice.

6. DESECADORES

La destilacin es un mtodo de separacin y purificacin de sustancias

7. DESTILADORES ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 23

Consiste en una cubeta en la que se introducen los electrodos. El campo elctrico provoca la migracin hacia el electrodo de signo opuesto de las partculas coloidales o macromolculas con carga, existentes en la disolucin. 8. EQUIPO DE ELECTROFORESIS

Permite el estudio de los espectros electromagnticos, de absorcin o emisin, de las sustancias. Ello permite su identificacin, el estudio de la estructura y su composicin

9. ESPECTROGRAFOS Permite el calentamiento y desecacin de las sustancias.

10. ESTUFA Mide la rotacin del plano de polarizacin de la luz polarizada al pasar una sustancia 11. POLARIMETRO Mide el ndice de refraccin de una sustancia, es decir, el cambio en la 11. PIPETAS Ing. de propagacin de la luz direccinRubn Fernndez Trujillo al 24 pasar por ella.

ITESI

12. REFRACTOMETRO 14. PIPETAS Se utiliza para la medida precisa del pH de las disoluciones

13. PHMETRO 15. MATRAZ DE REACCIN Posee varias bocas. Por ellas se puede introducir reactivos, recoger gases producidos en la reaccin, introducir, acoplar columnas de destilacin, etc.

19. EBULLMETRO 20. PISETA

21. TERMMETRO

22. VISCOSMETRO Se utiliza para medir la viscosidad de los fluidos. Los hay capilares, de bola descendente, de Covette, de Engler, de tipo par, etc. ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 25

ITESI


26

PRACTICA No 2PROPIEDADES Y CAMBIOS FISICOQUMICOSOBJETIVOS Diferenciar las propiedades fsicas y qumicas de las sustancias, as como los cambios fsicos y qumicos. Determinar el punto de ebullicin sustancias desconocidas. Analizar la solubilidad de slidos y lquidos en diferentes solventes. INTRODUCCIN Las propiedades son caractersticas de una sustancia que nos permiten identificar y distinguirla de otras sustancias. Las propiedades fsicas son caractersticas de una sustancia que pueden ser medidas u observadas sin que exista un cambio en la composicin de la misma. La lista de propiedades fsicas para una sustancia es bastante extensa. Las propiedades que son usualmente consideradas importantes incluida el estado fsico (slido, lquido, gas), color, densidad, maleabilidad, ductibilidad, dureza, forma cristalina, punto de fusin, punto de ebullicin, conductividad, solubilidad, miscibilidad, etc. Las propiedades qumicas de la materia pueden ser observadas nicamente cuando una sustancia sufre un cambio en su composicin. En tales propiedades una reaccin qumica toma lugar, por ejemplo la oxidacin de un metal, combustin de la gasolina, el burbujeo de carbonato en cido, etc. en muchos experimentos donde se realiza un cambio qumico se suele presentar un cambio de color u olor, desprendimiento de un gas o la formacin de un precipitado. MATERIAL Soporte, anillo, tela de asbesto y mechero Pinzas para tubo de ensaye de 16 x 150 mm Tapn para tubo bihoradado, tubo de vidrio Termmetro (0- 150oC), varilla de vidrio Vaso de precipitados de 250ml 6 tubos de ensayo de 15ml con tapn o rosca Gradilla, pipeta de 5ml, propipeta o jeringa Esptula chica, dos perlas de ebullicin ITESI REACTIVOS Agua destilada Naftaleno Tolueno, etanol, benceno Lquidos problema ( agua, etanol, o sugerida por el profesor)


27

Proteccin: bata, guantes para temperaturas altas, lentes de seguridad PARTE I Determinacin del punto de ebullicin Para determinar el punto de ebullicin de un lquido problema, coloque 5ml de ste en un tubo de ensaye grande. En un tapn previamente perforado con dos agujeros, coloque en uno de ellos un tramo pequeo de tubo de vidrio al cual previamente se le adiciona un tramo de manguera de hule y en el otro agujero un termmetro. Agregar dos perlas de ebullicin al tubo con la muestra y tape este con el tapn de hule, como en la figura 2.1. Ajuste el termmetro de tal forma que el bulbo quede a un 1cm de la superficie del lquido. Sumerja el tubo de ensaye en un vaso de precipitados de 250ml y agregue suficiente agua hasta que el lquido problema quede debajo del nivel del agua. Caliente suavemente el agua, agitando de vez en cuando con una varilla de vidrio. Observe constantemente el lquido problema y registre la temperatura hasta que llegue a ser constante, de esta manera se tendr el punto de ebullicin del lquido problema. Repita el experimento para el otro lquido problema. Punto de ebullicin del lquido problema = _________________C Presin baromtrica del lugar =______________ mmHg

ITESI


28

Figura 2.1 Aparato para determinar el punto de ebullicin PARTE II Solubilidad Determinar cualitativamente la solubilidad del naftaleno en tres disolventes; agua, benceno y alcohol etlico. Agregue unos cuantos cristales de naftaleno en 2 a 3ml de cada uno de los disolventes en tres tubos de ensaye limpios y secos. Coloque un tapn de hule y agite vigorosamente el tubo, reporte sus observaciones utilizando las abreviaciones: s; soluble; ps; parcialmente soluble; i; insoluble. Proceda de igual manera para el tolueno agregando unas cuantas gotas de este a cada disolvente y reporte sus observaciones. Agua 1. Naftaleno 2. Tolueno CUESTIONARIO: 1. Clasificar e investigar las propiedades siguientes para el sodio metlico, como fsica o qumica a) Color _____________________ b) Punto de fusin _____________ c) Reactividad con gas cloro _________ d) Al disolverse con agua produce _____ e) Solubilidad en ter _______________ f) Conductividad elctrica ____________ g) Densidad ___________________ h) Al combinarse con el oxgeno forma ____ ; propiedad _______________ ; propiedad _______________ ; propiedad _______________ ; propiedad ______________ ; propiedad ______________ ; propiedad ______________ ; propiedad ______________ ; propiedad ______________ Benceno Alcohol ______________ ______________

_____________ ____________ ______________ ____________

2. Indicar cual de las siguientes observaciones son claramente evidencias para cambio fsico (cf) o qumico (cq). a) Condensacin de vapor a lquido en una superficie fra b) generacin de burbujas al disolver bicarbonato en vinagre c) Enfriamiento del mercurio a -40C para formar un slido d) Sublimacin del hielo seco (CO2 slido) e) Formacin de queso en la leche (coagulacin) ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 29

f) fermentacin de vinagre de azucares 3. Investigar la frmula, densidad, punto de fusin y la solubilidad en agua para los siguientes compuestos. Compuesto Hidrxido de litio Ioduro de potasio Cloruro de sodio Hidrxido de sodio cido actico Tetracloruro de carbono 4. Es el cido oleico un slido o un lquido a temperatura ambiente? CONCLUSIONES: BIBLIOGRAFA CONSULTADA: Frmula Densidad Punto fusin de Solubilidad

ITESI


30

PRACTICA No 3DESTILACIN Y EXTRACCINOBJETIVOS Aislar el aceite esencial de un producto natural utilizando las tcnicas de destilacin por arrastre de vapor y extraccin continua en equipo Soxhlet. Conocer las caractersticas de cada una de estas tcnicas, as como los factores que intervienen en ellas.

INTRODUCCIN Un gran nmero de sustancias insolubles en agua, como el alcanfor, pueden ser arrastradas por una corriente de vapor de agua, incluso si su punto de ebullicin es relativamente elevado. El fenmeno es utilizable para separaciones y purificaciones. Se efecta un arrastre de vapor introduciendo la sustancia en un recipiente con agua, que se calienta a ebullicin, al mismo tiempo que se inyecta vapor de agua en la masa. El agua condensada contiene la sustancia arrastrada ( o slo una de sus fracciones no soluble ). La extraccin con el digestor Soxhlet, la sustancia se pone en un cartucho de celulosa y en el matraz el disolvente (alcohol, ter, cloroformo, tricloroetileno, acetona, etc.), que se calienta a ebullicin; el vapor asciende por el tubo lateral y se condensa en el refrigerante, cayendo sobre la sustancia. Cuando alcanza el nivel conveniente Simona por el tubo regresando al matraz, y as sucesivamente hasta haber conseguido el agotamiento deseado (Figura 3.1).

ITESI


31

REACTIVOS T de limn o ans estrella, canela, etc Acetato de etilo o ter de petrleo Cloroformo o ter de petrleo Sulfato de sodio anhidro

MATERIAL Matraz de bola de 500 ml esmerilado con adaptador de dos vas Matraz de bola esmerilado de 250 ml, condensador Liebing Tubo para termmetro con tapn de hule Matraz de destilacin de 500ml, matraz erlenmeyer de 150ml Tubos de vidrio ( de seguridad y doblado fig. 3.1) 3 soportes, 2 anillos con tela de asbesto, 2 mecheros bunsen 2 pinzas para matraz, 1 pinza de tres dedos Mangueras para condensador, vasos de precipitados de 250 y 500ml Embudo de separacin, embudo para filtracin y papel filtro Frasco de dilucin con tapa, esptula , pipeta de 10ml Equipo Soxhlet ( condensador, matraz de bola de 250ml y tubo de extraccin)

Proteccin: bata, lentes de seguridad, guantes para altas temperaturas

ITESI


32

PARTE I Destilacin por arrastre de vapor Procedimiento a) Montar el equipo que se muestra en la figura 3.1, en el matraz B se coloca aproximadamente 165 g de t de limn, cortado en trozos pequeos; o 50g de ans estrella. Coloque aproximadamente 300 ml de agua en el matraz A (generador de vapor) y agregue algunas perlas de ebullicin. b) Con el mechero caliente el matraz B, extrayndose de esta manera el aceite esencial de t, que inmediatamente es arrastrado por el vapor de agua en un proceso de codestilacin.

c) Suspenda el calentamiento cuando el volumen del destilado sea de 100ml aproximadamente (matraz receptor). De este destilado extraiga el aceite esencial colocndolo en embudo de separacin con 5ml de acetato de etilo o ter de petrleo y mezclar, separe la parte acuosa desechndola y los extractos orgnicos se colectan en un matraz erlenmeyer de 150ml, agregar sulfato de sodio anhidro al 1% para eliminar el agua remanente. Filtre o decante el extracto y colquelo en un frasco de dilucin con tapa, etiquetar. ( entregue el solvente orgnico separado al encargado)tubo de seguridad manguera con salida de agua manguera con entrada de agua

matraz receptor matraz A matraz B

agua

muestra

Figura 3.1 Aparato para destilar por arrastre de vapor

ITESI


33

PARTE II Extraccin contina en Soxhlet Nota: Por cuestiones de tiempo, se sugiere que un solo equipo designado por el profesor realice la tcnica de extraccin siguiente. Procedimiento a) Montar el equipo Soxhlet de la figura 3.3. En el laboratorio se cuenta con una unidad de extraccin para montar cinco aparatos (nota 1). b) En el cuerpo de extraccin (A) del aparato Soxhlet se coloca un cartucho de celulosa, si por el momento no se tiene en laboratorio, use un papel filtro doblado (ver figura 3.2), en el cual se ponen 8.5g de t de limn, canela, etc.

tomar un papel filtro de 9cm de ancho por 12 cm de largo, doblarlo como en al figura , colocando la muestra dentro y engrapando los pliegues para que el contenido no se salga.

Figura 3.2 Papel filtro doblado y engrapado, hace la funcin del cartucho de celulosa c) En el matraz (B) de 250 ml se colocan unos 160 ml de ter de petrleo o cloroformo. Una vez conectados los aparatos, se hace circular agua fra por los condensadores, la entrada del agua estar por la parte de abajo. Conectar las mangueras de un aparato a otro para recircular el agua.

ITESI


34

d) Caliente moderadamente (para evitar fugas de vapores) durante 1.5 horas. En el momento en que la cmara de extraccin se llena con el solvente, ste cae, por diferencia de gravedad, al matraz (B). Este proceso se repite continuamente, de tal manera que cada vez se extrae mayor cantidad de aceite esencial. El nmero de descargas del extracto orgnico puede variar en funcin de la cantidad y calidad de la muestra. El profesor indicar el nmero apropiado de descargas ( nota 3) e) En la ltima vuelta de extraccin suspenda el calentamiento cuando el matraz (B) contenga unos 30 ml de ter de petrleo. Espere un poco a que se enfre el equipo (nota 2), desmonte el matraz de bola con el extracto y seque agregando 1g de sulfato de sodio anhidro, filtre o decante. f) Destile el exceso de ter de petrleo en un equipo de destilacin simple (cuidado de no llevar hasta sequedad, para no quemar el aceite esencial), puede optar por evaporar el poco exceso de solvente en la campana extractora, usando una parrilla de calentamiento.

Figura 3.2 Extractor Soxhlet

ITESI


35

Nota 1: no olvide engrasar ligeramente con vaselina las partes esmeriladas del equipo. Nota 2: El solvente que se encuentra en el tubo extractor, dejarlo enfriar, etiquetar y entregarlo al encargado. Nota 3: Se recomienda 4 vueltas o descargas, dependiendo del tiempo disponible CONCLUSIONES

CUESTIONARIO 1. Investigar qu caractersticas debe tener una sustancia para que sea susceptible de ser aislada por el mtodo de destilacin por arrastre de vapor?

2. En que casos conviene emplear el mtodo de extraccin continua?

3. Investigar en que tipo de industrias se utilizan estas tcnicas de aislamiento o separacin. BIBLIOGRAFA CONSULTADA:

ITESI


36

PRACTICA No 4TABLA PERIDICA Y SUS PROPIEDADESOBJETIVO Que el alumno obtenga en el laboratorio algunos elementos y observe muestras de otros para que los clasifique en funcin de su nmero atmico y de sus propiedades.

INTRODUCCIN Mendeleev descubri la periodicidad en las propiedades al arreglar los elementos en orden creciente de los pesos atmicos (masas) la cual consista en una repeticin tanto de las propiedades qumicas como fsicas de los elementos. Esta ley tubo que ser cambiada despus del descubrimiento de los istopos por la actual ley peridica que establece: Las propiedades de los elementos varan peridicamente cuando los elementos se arreglan en orden creciente de nmeros atmicos. El arreglo peridico de los elementos. REACTIVOS 1g Clorato de potasio 2g de Dixido de manganeso 10ml de HCl concentrado 10g de cinc 2ml de sulfato cprico 0.1M 2ml de cido sulfrico Agua destilada

ITESI


37

MATERIAL 2 tubos de ensaye de (20x200) mm, grandes 2 soportes con anillo y tela 2 pinzas para matraz Mechero, embudo de seguridad Tapn, tubo de vidrio doblado 1 cuba hidroneumtica ( use la charola donde le entregaron el material) 1 matraz de 250ml, tapn bihoradado 3 matraz de 125ml 1 tubo de ensaye chico de (15x150) mm Manguera, 3 vidrios de reloj Vasos de precipitados de 250ml y de 500ml Un matraz erlenmeyer de 500ml, tapn bihoradado Proteccin: bata, lentes de seguridad o googles, guantes de ltex anticido y campana extractora PARTE I Procedimiento Coloque en el tubo de ensaye grande 1g de clorato de potasio y mzclelo con 0.5 g de dixido de manganeso; monte el aparato como el que se muestra en la figura 4.1 y caliente con cuidado; observe lo que ocurre y recoja el gas que se desprende por desplazamiento de agua en un tubo de ensaye chico ( o en el matraz ), previamente preparado en la cuba hidroneumtica. Una vez que el tubo est lleno de gas, obsrvelo e introduzca un cerillo encendido. Investigue la reaccin que ocurri y complete la reaccin :KClO3 MnO2

Qu gas se desprende? __________________________________________________________________ Cmo lo comprob? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 38

Figura 4.1 PARTE II Procedimiento Monte el aparato como el de la figura 4.2 y coloque dentro del matraz 1g de dixido de manganeso; acople el tapn que debe tener adaptado el embudo de separacin y el tubo de desprendimiento. Coloque en el embudo 10 ml de HCl concentrado y lleve la manguera del tubo de desprendimiento hasta el fondo de un matraz con agua. Caliente un poco (slo si es necesario) y observe lo que ocurre. Saque la manguera del agua; acerque un trozo de papel de color y observe lo que ocurre. Cuidado: no inhalar el gas porque es txico. Investigue la reaccin efectuada y complete la ecuacin:HCl + MnO2

Qu gas se produjo? __________________________________________________________________ Cmo lo comprob? __________________________________________________________________

ITESI


39

Figura 4.2 PARTE III Procedimiento Monte el aparato de la figura 4.3, usando un matraz de 500 ml, con tapn bihoradado equipado con un tubo de seguridad que llegue a un centmetro del fondo del frasco y un tubo de salida. Asegure el generador a un soporte de hierro. Las conexiones no deben presentar ningn escape. En el frasco A se colocan unos 10 g de cinc en granallas; agregue 2 ml de solucin de sulfato de cobre (II) 0.1M (como catalizador) y 50 ml de agua para cubrir el extremo inferior del tubo de seguridad (el extremo de este tubo debe mantenerse todo el tiempo debajo de la superficie del lquido). Llene con cuidado con agua cuatro frascos de boca ancha o matraz de 125 ml, invirtalos en la cubeta, la cual debe estar llena de agua hasta un poco ms arriba de la mitad. Arregle el tubo de salida B para recolectar el gas por desplazamiento de agua. Cuando todo est listo vierta a travs del tubo de seguridad 5 ml de cido sulfrico concentrado y proceda a recolectar el gas colocando la manguera en la boca del primer frasco o matraz. A medida que se vaya necesitando, agregue cantidades de cido en proporciones de 2 a 3 ml para mantener la reaccin en progreso. El hidrgeno producido escapa por el tubo B y burbujea a travs del agua en el frasco de la cubeta. En los frascos, una vez llenos de hidrgeno, se desliza por la boca ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 40

(estando sumergidos) un vidrio de reloj; se sacan del agua y se mantienen boca abajo.

Figura 4.3 Aparato para la produccin de hidrgeno Por qu se agrega agua para cubrir el extremo inferior del tubo de seguridad? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Qu propiedad del hidrgeno, diferente a la de ser menos denso que el agua, permite recolectarlo de esta manera? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Escriba la reaccin efectuada en este experimento:

ITESI


41

PARTE IV Complete la siguiente tabla, investigando las propiedades de los elementos. ELEMENTO No. Densidad color P. Radio Primera atmico Respecto ebullicin Atmico Energa de al agua Normal En () ionizacin en C (ev) He Li N O Ne Na P S Cl K As Se Br Kr Sb Te I Con los datos obtenidos en la tabla prepare tres grficas en el papel milimtrico, en la primera grafique el No. Atmico vs. punto de ebullicin, en la segunda contra la energa de ionizacin y en la tercera contra el radio atmico. Grafique siempre el nmero atmico en el eje x. Trace un crculo alrededor de cada punto y mrquelo con el smbolo del elemento.

CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFA CONSULTADA: ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 42

PRACTICA No 5ENLACES QUMICOSOBJETIVO: Diferenciar o conocer los distintos tipos de enlaces INTRODUCCIN La unin, combinacin o interrelacin entre si de dos tomos de igual o diferente especie, para formar agregados moleculares estables, elementales o compuestos se denomina enlace qumico. Los tipos ms importantes del enlace qumico son: el covalente y el inico o electrovalente. Tambin se producen uniones o atracciones entre tomos de molculas vecinas denominadas atracciones moleculares, como las fuerzas de Van Der Waals o enlace por puente de hidrgeno. El enlace covalente se produce por la combinacin de uno o ms pares de electrones entre dos tomos. Cuando cada tomo aporta electrones para la unin, la covalencia es simple. Si un solo tomo porta el par de electrones de enlace la covalencia es coordinada. El enlace covalente se clasifica en polar y no polar. Es no polar cuando se desarrolla entre tomos de igual electronegatividad. Los compuestos covalentes pueden ser slidos, lquidos o gaseosos, con bajos puntos de fusin. No son conductores de la electricidad auque en solucin acuoso algunos con enlaces polares pueden presentar conductividad elctrica. Los compuestos de coordinacin se distinguen por ser colorido o por la capacidad de disolucin de sales poco soluble al formarse un enlace de puente de hidrgeno, se reconoce por el comportamiento anormal de algunas propiedades (solubilidad, puntos de fusin, puntos de ebullicin, etc.) de las sustancias donde se presentan. El enlace electrovalente o inico, se produce cuando hay transferencia de electrones de un tomo a otro. El tomo que trasfiere o pierde los electrones se ioniza positivamente (Catin) y el que los gana se ioniza negativamente (anin). Los compuestos inicos son slidos con altos puntos de fusin, que fundidos o en solucin acuosa son buenos conductores de electricidad. MATERIAL 4 Tubos de ensaye de 16 x 150 mm 1 Pinzas para tubo de ensaye 1 Mechero Bunsen 1 Agitador ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 43

2 Vasos de precipitado de 50 mL 1 Socket con foco y conexin interrumpida Pipetas de 10 ml y 5 ml

REACTIVOS Agua destilada Acetona Tetracloruro de carbono Azcar al 10 % Sal comn al 5% Hidrxido de sodio 5% Hidrxido de amonio cido clorhdrico diluido (1:1) Vaselina

Proteccin: bata, lentes de seguridad y guantes de ltex Procedimiento 1.-Reconocimiento de los enlaces inicos y covalente: a.- Por conductividad elctrica: En un vaso de precipitado de 50 mL agregar de 25 a 30 ml de H2O destilada y probar su conductividad como se muestra en el esquema siguiente. Nota: Cada equipo construir un circuito como el de la figura 5.1 siguiente, usando ya sea corriente directa o una pila.

ITESI


44

c a c o r r i e n t e d i r e c t a

b

l e

d

e

c o

b

r e

P

i l a

d

e

9

v o

l t

f o

c o

d

e

2

5

w

a

t t

p

l a

c a

s

d

e

c o

b

r e

V

a

s o

c o

n

l a

s o

l u

c i

n

Figura 5.1 Circuito para probar la conductividad Repetir la prueba de la conductividad utilizando los siguientes reactivos Sol. de sal comn al 5% Sol. de azcar al 10% Acetona Sol. de NaOH al 5% Tetracloruro de carbono Hidrxido de amonio cido clorhdrico ( 1:1) Vaselina

Qu observ? Cules son sustancias conductoras y cules no conductoras y explique porqu? Qu tipo de enlace se presenta en cada sustancia y porqu? 2.- Reconocimiento del enlace covalente coordinado. a.- Por la formacin de un compuesto de coordinacin colorido. En un tubo de ensaye colocar 2 mL de Cu(NO3)2 y agregar gota a gota NH4OH 6M, hasta que la solucin quede fuertemente alcalina. Qu observ? Explique lo que sucedi Escriba la reaccin b.- Por disolucin de una sal poco soluble al formarse un compuesto de coordinacin. ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 45

En un vaso de 50 mL colocar 1 mL de AgNO3 y agregar igual cantidad de NaCl en solucin Qu observ? Explique lo que sucedi Escriba la reaccin Dibuje el diagrama de flujo. Aadir al vaso 1.5 ml de agua destilada y NH4OH gota a gota, agitando constantemente hasta disolucin completa. Por qu se disolvi el precipitado? Escriba la reaccin Dibuje el diagrama de flujo. CUESTIONARIO: Escriba dos ejemplos de elementos o compuestos naturales o en solucin que contengan: a) Enlace Inico b) Enlaces covalentes no polares c) Enlaces covalentes polares d) Enlaces covalentes coordinados Represente en cada caso las estructuras puntuales de Lewis que muestren los enlaces.

ITESI


46

PRACTICA No 6PRODUCCIN DE ACIDO SULFURICOOBJETIVO Producir cido sulfrico mediante un mtodo basado en un proceso industrial, as como describir las reacciones y fenmenos que se llevan a cabo en este proceso. Analizar las diferencias entre el mtodo de obtencin en laboratorio y el mtodo usado en el proceso industrial correspondiente.

INTRODUCCION El cido sulfrico es el producto qumico industrial de mayor importancia en el mundo y su produccin es un indicador del desarrollo industrial de un pas. Hasta hace algunos aos, el principal mtodo de produccin era el de las cmaras de plomo (figura 6.1), en el cual el monxido de nitrgeno proveniente de la oxidacin del amoniaco se oxida en el aire para producir dixido de nitrgeno.

NO( g ) + 1 O2 2

(g)

NO2

(g)

(1)

El NO2 producido se usa para convertir dixido de azufre (SO2), proveniente de la oxidacin del azufre elemental, en cido sulfrico segn la reaccin:NO 2 ( g ) + SO 2 ( g ) + H 2O( g ) H 2 SO 4 ( ac ) + NO ( g ) ( 2)

Este paso se lleva a cabo en las cmaras de plomo, pues este metal resiste la accin del cido sulfrico formado. Al sumar (1) y (2):

SO2 ( g ) + 1 O2 2

(g )

+ H 2O( l ) H 2 SO4

( ac )

(3)

ITESI


47

Sin embargo, este proceso ha sido sustituido por uno ms eficiente llamado proceso de contacto (ver figura 6.2), en el cual el xido de vanadio slido es usado como catalizador para la reaccin:

S O2

(g)

+ 1 O2 2

(g)

40 0 S O3 5 0 0C

(g)

( 4)

El trixido de azufre producido se retira de la mezcla de gases en equilibrio a fin de favorecer su produccin segn el principio de Le Chatelier; esto se logra mediante su disolucin en cido sulfrico concentrado con el que se produce cido disulfrico:SO 3 ( g ) + H 2 SO 4 ( g ) H 2 S 2O7 ( l ) (5)

Este ltimo cido se diluye con agua para formar el cido sulfrico:H 2 S 2O7(l )

+ H 2O

(l )

2 H 2 SO 4

(l )

( 6)

El cido sulfrico es un lquido incoloro y viscoso; el reactivo usado en laboratorio contiene 98% en peso de cido, lo cual le da una densidad aproximadamente de 1.84 g/cm3 y una concentracin de 18M. El H+ del cido sulfrico es un agente oxidante, cuyo potencial estndar depende de su concentracin y temperatura. As, una solucin diluida reacciona con metales (cuyos potenciales estndar sean negativos) aun a temperaturas bajas, produciendo la sal correspondiente y liberando hidrgeno.Zn(S )

+ H 2 SO 4

( ac )

ZnSO 4 ( ac ) + H 2

(g)

(7)

Si la concentracin del cido sulfrico y su temperatura aumentan, este se hace capaz de oxidar a algunos metales cuyos potenciales estndar son positivos debido a que el agente oxidante es ahora el azufre en vez del protn.Cu ( s ) + 2 H 2 SO 4( ac )

CuSO 4

( ac )

+ SO 2

(g)

+ 2 H 2O( l )

(8)

ITESI


48

Figura 6.1

Produccin de cido sulfrico ( proceso de cmaras de plomo )

Figura 6.2 Produccin de cido sulfrico (mtodo de contacto)

ITESI


49

REACTIVOS MATERIAL 10ml de HNO3 concentrado 1 matraz erlenmeyer de 1 litro o 500ml 3 cucharillas de azufre en 1 embudo de vidrio polvo 1 cucharilla de combustin 1g de NaCl 1 mechero de bunsen, 4 tubos de ensaye solucin de BaCl2 al 5% 1 piseta, 1 gradilla, 1 pipeta de 10ml cido sulfrico diluido ( 0.01 1 trapo hmedo 0.1M) alambre de cobre

Proteccin: bata, lentes de seguridad, guantes de ltex anticido Procedimiento 1. OBTENCIN DEL CIDO SULFRICO a) Colocar 5 ml de cido ntrico en matraz erlenmeyer y ladeando ste en todos sentidos mojando con l sus paredes. (Cuidado: se recomienda usar guantes y lentes de seguridad al manejar el cido ntrico y evitar salpicaduras). b) En una cucharilla de combustin colocar un poco de azufre (cuidando que el azufre quede al ras de la cucharilla), el cual se hace arder con el mechero y se introduce en el matraz. (Cuidado: las partculas de azufre en ignicin pueden salpicar), vase figura 6.3. Esta operacin se repite varias veces. El trapo humedecido se utilizar para cubrir la boca del matraz mientras la cucharilla est adentro ardiendo, con el objeto de evitar al mximo que escapen los vapores que se estn formando. Al quemar azufre, qu reaccin se lleva a cabo?, por qu la oxidacin no es total? Qu color se observa dentro del matraz? _______________________________ Con base en este color, qu otra gas se form? Escriba las principales reacciones que ocurren aqu.

ITESI


50

c) Una vez que se observan vapores que abarquen todo el interior del matraz, se agregan con una piseta o atomizador 2 o 3 ml de agua destilada. Se agita suavemente el matraz hasta observar que los vapores se empiezan a disolver. Se agrega un poco ms de agua y se vuelve a agitar hasta que los vapores desaparezcan por completo. Este proceso es similar a la formacin de la lluvia cida. Qu reaccin se lleva a cabo al agregar agua a los xidos de azufre y de nitrgeno?

Figura 6.3 produccin del cido

ITESI


51

2. PRUEBA DE IDENTIFICACIN Pasar parte de la solucin obtenida en el matraz a un tubo de ensaye, aadir a ste 2 a tres gotas de solucin de BaCl2 al 5% (Cuidado: el cloruro de bario es un potente veneno cardiaco) Qu se observa? Comparar los datos reportados en tablas para la solubilidad del Ba(NO3)2 y del BaSO4 . Con base en esto, qu conclusin puede obtenerse? El cido sulfrico producido tiene HNO3 que no reacciono. Para probar esto, colocar en dos tubos de ensaye (A y B) un pequeo trozo de alambre de cobre en cada uno. Agregar al tubo A 2ml de solucin obtenida en el matraz; agregar al tubo B 2ml de cido sulfrico diluido. La base de esta prueba radica en que el cido diluido no ataca al Cu en fro, mientras que el HNO3 s lo hace; esto se debe a que los iones H+ no pueden oxidar al Cu, mientras que el nitrgeno del cido ntrico s puede. Se observa alguna diferencia entre el tubo A y B? __________________________________________________________________ En caso afirmativo, cul es la reaccin responsable de esto? _________________________________________________________________________ Calentar el tubo B del inciso anterior (el que slo contiene cido diluido y alambre de cobre) Qu observa? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Si se sabe que en esta reaccin se produce un sulfato, dixido de azufre y agua, cul ser la reaccin balanceada? __________________________________________________________________ CUESTIONARIO: 1. Investigar la produccin mundial de los 5 primeros compuestos inorgnicos. 2. Investigar las principales aplicaciones industriales del cido sulfrico. 3. Cmo se pueden prevenir las emanaciones de SO2 a la atmsfera para evitar la formacin de la lluvia cida? 4. Llenar las siguiente tabla de datos para los cidos: ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 52

Concentracin del Es el cido Es el cido producto diluido oxidante? concentrado, oxidante? comercial Fuerte, medio o Fuerte, medio o dbil? (molaridad) dbil? HNO3 H2SO4 HCl H3PO4

CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFA CONSULTADA:

ITESI


53

PRACTICA No 7TIPOS DE REACCIONES QUMICAS INORGANICASOBJETIVO Que el alumno experimente con reacciones qumicas y, en funcin de las mismas y de la ecuacin que representa a cada una de ellas, las clasifique en reacciones de: sntesis, descomposicin, simple y doble sustitucin. INTRODUCCIN Las ecuaciones qumicas representan lo que ocurre en una reaccin por ejemplo, la ecuacin;2 KClO 3 2 KCl + 3O2

Representa que el clorato de potasio se descompone por calentamiento para formar cloruro de potasio y oxgeno. Antes que una ecuacin puede ser escrita para una reaccin, alguien debe establecer cuales son los productos. Cmo puede decidirse que estos son los productos?. Los productos pueden ser identificados por sus propiedades fsicas o qumicas o por anlisis. En la reaccin anterior puede establecerse que el oxgeno es formado en vez del cloro debido a que el oxgeno es incoloro e inodoro, el cual interviene en la combustin. Por otro lado, el cloro es un gas amarillo-verdoso con un olor irritante y no interviene en la combustin. En este experimento se observar que en algunos casos; gases son producidos, precipitados son formados y cambios de color acompaan a las reacciones. Para poder identificar algunos de los productos obtenidos consulte la tabla, la cual enlista algunas de las propiedades de las sustancias que podran formarse en las reacciones.

ITESI


54

Slidos Solubles en agua: KCl, (blanca), en solucin incolora KMnO4, prpura MnCl2, rosa Cu(NO3)2 , azul Insolubles en agua: CuS, negro o azul marino Cu2S, negro BaCrO4, amarillo AgCl Ba(OH)2

Gases H2, incoloro, inodoro es NO2, caf, olor pungente NO, incoloro, olor placentero CO2, incoloro, inodoro Cl2, amarillo-verde, olor pungente SO2, incoloro, olor a cerillo

MATERIAL REACTIVOS - 5 tubos de ensaye (15x150 mm) Experimento 1 - 1 tapn de hule para tubo de ensayo - 5 g de Oxido de calcio (CaO) - 2 pinzas para tubo de ensayo Experimento 2 - Mechero, esptula - 0.5 g de CaCO3 - 2 pipetas de 5 y 1 de 10ml, propipeta - 1 g de NH4Cl - Papel indicador de pH, popote Experimento 3 - 2ml de sol. de BaCl2 al 2% - 1 ml de H2SO4 diluido (1:2 de agua) - 3 ml de sol. de Ag NO3 4 % - 2 ml de sol. de NaCl al 2 % Experimento 4 - 1 ml de sol. de KI al 2% - 10 gotas de agua de bromo ( 2ml de bromo en 40 ml de agua) Experimento 5 - 2 ml de NH4OH concentrado - 2 ml de sol. de NaOH 4 N Proteccin: Usar bata de algodn, guantes de hule Lentes de seguridad o googles Campana extractora ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 55

Experimento 1 En un tubo de ensayo coloque 0.1g de xido de calcio y agregue 10 ml de agua, agite con fuerza y observe. Decante el lquido pasndolo a otro tubo de ensayo, mida el pH de esta solucin con el papel indicador: pH= ______. Tome ste ltimo tubo e introduzca hasta el seno del lquido un popote y proceda a soplar ( por un minuto ), observe lo que ocurre. Explique lo que ocurre al poner en contacto el xido de calcio y el agua: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Qu gas se pone en contacto con el agua de cal al soplar en sta? __________________________________________________________________ Escriba las dos reacciones que ocurren: CaO + H2O Ca (OH)2 + CO2 Qu tipo de reacciones ocurrieron? __________________________________________________________________ En funcin de sus propiedades qumicas, Qu tipo de compuestos son los reactantes y los productos de la reaccin anterior?

Reactivos Primera reaccin Segunda reaccin

Productos

ITESI


56

Experimento 2 a) En un tubo de ensayo coloque 0.5g de carbonato de calcio; tome el tubo con las pinzas y proceda a calentar hasta que haya algn cambio, observe lo que ocurre. Acerque un cerillo encendido a la boca del tubo. Investigue la reaccin: CaCO3

b) En un tubo de ensayo coloque 0.5g de cloruro de amonio y caliente hasta que se observe algn cambio, aprecie el aroma. Investigue la reaccin: NH4Cl

Qu tipo de reacciones ocurrieron en ambos incisos? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Anote 4 ecuaciones qumicas ms que representen este tipo de reaccin? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Experimento 3 a) En un tubo de ensayo coloque 2ml de solucin de cloruro de bario y agregue con cuidado 1ml de cido sulfrico diluido. Observe lo que ocurre. Investigue la reaccin:BaCl2

+ H 2 SO 4

b) En un tubo de ensaye coloque 3ml de solucin de nitrato de plata y agregue 2ml de solucin de cloruro de sodio; observe lo que ocurre. Investigue la reaccin:AgNO 3 + NaCl

ITESI


57

Qu tipo de reacciones se efectuaron en ambos incisos? ________________________________________________________________________ Con base a sus propiedades qumicas, qu tipo de sustancias intervienen en las reacciones anteriores?

Reactivos Primera reaccin Segunda reaccin

Productos

Elabore una lista de 4 reacciones que sigan este modelo: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Experimento 4 Tome 1 ml de yoduro de potasio, colquelo en un tubo de ensaye, agregue cuidadosamente 10 gotas de agua de bromo reciente (campana de extraccin), luego adicione 2 ml de Tetracloruro de carbono (CCl4) y deje reposar , observe. Escriba la ecuacin qumica realizada: A que tipo de reaccin pertenece? Experimento 5 En un tubo de ensayo coloque 2 ml de NH4OH y agregue 2 ml de NaOH concentrado, para que al calentar se elimine el amoniaco gaseoso. Cuando comience a calentar coloque un agitador con una gota de HCl suspendida en uno de los extremos en la boca del tubo de ensayo. Observe. Qu sucede al ponerse en contacto la gota de cido con los vapores de amoniaco? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 58

Hubo combinacin? __________________________________________________________________ Qu tipo de reaccin se verifico? Escriba la reaccin efectuada: Anote las conclusiones de la prctica:

CUESTIONARIO: Complete las siguientes reacciones e indique el tipo de reaccin:

a) Pb(NO3)2 (ac) + H2S (g) _____________________________Tipo :____________ b) CaSO4.2H2O+Calor________________________________Tipo:_____________ c) Na2O(s)+H2O(l)____________________________________Tipo:_____________ d) Zn(s) + NiCl2 (ac) _________________________________ Tipo:____________ e) SO2 (g) + H2O (l) ___________________________________ Tipo: __________ f) Al(OH)3 (s) + HCl (ac) _______________________________ Tipo: __________ g) MnSO4 (ac) + (NH4)2S (ac) ____________________________ Tipo:___________


ITESI


59

PRACTICA No 8REACCION ORGNICAOBJETIVOS Que el alumno lleve a cabo una transformacin qumica de un compuesto orgnico Realizar la sntesis del cido benzoico a partir de un aldehdo

INTRODUCCIN Los aldehdos son un tipo de compuesto que se caracteriza por contener un grupo carbonilo unido a un hidrgeno y a un grupo alquilo o arilo. Debido a la diferencia de electronegatividad del carbono y oxgeno, el grupo carbonilo se halla de una forma polarizada. Tal situacin influye sobre propiedades de solubilidad de las molculas que las contiene. Por ende los compuestos orgnicos son solubles en disolventes orgnicos, una propiedad interesante del grupo carbonilo, es que su extremo negativo forma enlaces hidrgeno con el agua y con disolventes polares protnicos del tipo de los alcoholes. Si los grupos enlazados al grupo carbonilo no son muy grandes, la molcula puede ser soluble en agua, lo anterior es comn para aldehdos y cetonas de bajo peso molecular. El benzaldehdo, reactivo principal de la reaccin a efectuar, tiene un olor caracterstico a almendras. Dos aldehdos cuyos nombres indican su olor son el cinamaldehdo y la vainillina o 4 hidroxi-3-metoxibenzaldehdo. El primero huele a canela, siendo uno de los componentes de la especie, mientras el segundo, como su nombre lo indica, hule a vainilla con un color intenso que casi resulta repulsivo. La oxidacin de los aldehdos es muy fcil y puede lograrse con reactivos de oxidacin muy suaves. El xido de palta es un oxidante muy suave que resulta selectivo de aldehdos, por lo que no oxidar ninguna otra funcin que existiera en la molcula. Por otro lado, obviamente los oxidantes fuertes como el KMnO 4 , K2Cr2O7 tambin oxidan los aldehdos hasta cidos carboxlicos. En esta prctica la oxidacin del benzaldehdo se realizar empleando como oxidante un reactivo inorgnico y oxidante fuerte el KMnO4 en medio bsico. Como resultado obtendremos la sal alcalina de un cido carboxlico, el cido benzoico y MnO2, forma reducida del permanganato de potasio. ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 60

Reaccin:H O O

O K + K nO MNO a H4

+

M nO

4

b n ld h o e za e d

p rm n a a de p ta e a g n to o sio O

b nzoa d p tas e to e o io O

O KH l C

O H

cido b n ico e zo

MATERIAL -

REACTIVOS

3 matraces Erlenmeyer de 125ml 2 vasos de pp de 600ml, para bao caliente y bao de hielo - Benzaldehdo (5ml) 1 Soporte, tela de asbesto, mechero, termmetro (0-100oC) -Permanganato de potasio (6g) 2 pipetas de 10ml, propipeta o jeringa - NaOH (5g) 1 embudo Buchner, 1 Matraz Kitasato, bomba de vaco - HCl 2 probetas de 50 ml, esptula, guantes para superficies calientes conc. 3 papel filtro para embudo Buchner, varilla de vidrio, piseta - Etanol (5ml) - Agua destilada Medidor de punto de fusin

Proteccin: Bata, lentes de seguridad, guantes de hule y campana extractora Procedimiento a) Pesar aproximadamente 5 g de NaOH en un matraz erlenmeyer de 125 ml y se disuelve en 50ml de agua destilada (cuidado: se genera calor al realizar la disolucin, se puede ir enfriando el matraz de ser posible). b) Por otro lado se pesan 6g de KMnO4 y se aade una pequea porcin de este (1g) a la disolucin de NaOH, junto con 5 ml de benzaldehdo. La mezcla de reaccin toma inicialmente color prpura (debido al permanganato) y lentamente pasa primero a verde y finalmente a marrn (MnO2).

ITESI


61

c) El matraz erlenmeyer se calienta a bao Mara a unos 70oC. Debido a que el permanganato es un oxidante fuerte y puede reaccionar violentamente con el benzaldehdo debe agregarse con precaucin y en pequeas porciones. Por lo tanto, aada una pequea porcin de permanganato ( agitar continuamente para homogenizar la mezcla), el color prpura aparece al inicio, desparece poco a poco, pasando por verde hasta caf oscuro o marrn, indicando que se ha consumido el permanganato. Entonces agregue una nueva porcin y repita el procedimiento hasta terminar con el exceso de permanganato. El periodo para ir agregando el permanganato en el bao de agua no deber ser ms de una hora. Se debe procurar ir disolviendo el permanganato que queda sobre las paredes aadiendo un poco de agua ( el volumen total en el matraz no debe superar los 75ml). d) Despus de aadir la ltima porcin de permanganato, el matraz se mantiene en el bao de agua a 70oC, durante al menos 10 minutos. Transcurrido este tiempo, probablemente persistir el color del permanganato, para eliminarlo se agrega poco a poco y dentro del bao, unos 5 a 15 ml de alcohol etlico hasta que todo el permanganato quede reducido, lo que se manifiesta por el cambio de color. Agitar por 15 minutos. e) Filtrar el contenido del matraz en caliente a travs de un embudo Buchner ( calentar el embudo con agua caliente y colocar el filtro) y matraz Kitasato, sobre el filtro quedar el MnO2 slido que ser desechado y en el filtrado transparente estar disuelto el cido benzoico bajo la forma de benzoato de potasio. f) Transferir el filtrado a un matraz erlenmeyer limpio. Para aislar el cido benzoico, se acidula poco a poco con HCl concentrado, medir el pH =3 con tiras de papel, y luego agregar un exceso de 2ml de cido. Se observa la formacin de un precipitado blanco, enfriar un poco en bao de hielo y filtrar a vaco en embudo buchner y kitasato, lavando con agua fra. g) El producto impuro se recristaliza en agua, empleando una cantidad mnima (20ml) para disolver el cido, colocar el matraz en bao de agua de hielo. Los cristales formados se secan en el desecador (un da) y se calcula el rendimiento. Para comprobar la pureza, mida el punto de fusin en el aparato (122-123oC). Entregar el cido benzoico al encargado.

ITESI


62

RESULTADOS:

CONCLUSIONES:

ITESI


63

PRACTICA No 9SAPONIFICACIN

OBJETIVO Que el alumno realice una reaccin de saponificacin e identifique el producto formado. INTRODUCCIN El jabn se conoce desde el ao 600 a.C., cuando los fenicios prepararon un material cuajado al hervir grasa de cabra con extractos de cenizas de madera. En la prctica, el jabn se fabrica por hidrlisis bsica, con hidrxido de sodio o potasio, de grasa animal o vegetal, que son steres de cidos carboxlicos de cadena larga con glicerol. Por lo tanto, un jabn es la sal de sodio o de potasio de un cido graso. Tienen la propiedad de disminuir la tensin superficial del agua y aumentar su poder de penetracin, lo que permite que el jabn sea un factor importante en el lavado general. Los jabones y detergentes son ejemplos de partculas coloidales formadas por molculas que tienen extremo polar hidroflico que es soluble en agua, y un extremo no polar hidrofbico insoluble en ella. El palmitato de sodio, CH 3 (CH2)14 COO Na, es un jabn tpico. O CH2 - O -C R O CH O- C R O CH2 - O- C R Grasa Triglicrido ITESI

CH2 - OH NaOH H2O O 3 R - C O Na Jabn + CH - OH CH2 - OH Glicerol Ing. Rubn Fernndez Trujillo 64

Cuando los jabones se dispersan en agua, las largas cadenas hidrocarbonadas forman racimos en el interior de una bola hidrobfica enredada, mientras que las cabezas inicas sobre la superficie del racimo se adhieren a la capa de agua. Estos racimos esfricos, llamados micelas, se muestran en figura 9.1 las gotitas de grasa y aceite se solubilizan en agua cuando son recubiertas por las colas que no son polares de las molculas de jabn en el centro de las micelas. Una vez solubilizadas, la grasa y la suciedad se pueden sacar por enjuague.

REACTIVOS 5g de manteca animal, sebo, MATERIAL aceite de maz o aceite de coco. 1 Agitador de vidrio, probeta de 50ml, pipeta de 10ml solucin 1 Soporte, anillo, tela de asbesto, mechero saturada de 2 vasos de precipitados de 250ml, NaCl 1 matraz erlenmeyer de 250ml 20ml de NaOH Embudo de plstico al 30%, con bao de agua caliente (vaso de 500ml) 10ml de alcohol Tubo de ensaye, papel filtro, bureta, esptula etlico papel filtro ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 65

Figura 9.1 micelas

Proteccin: bata, lentes de seguridad y guantes de ltex Procedimiento Colocar en un matraz erlenmeyer de 250ml 5g de grasa (ster orgnico) que puede ser aceite de coco, sebo, etc. Calentar a bao mara hasta fundir y despus gota a gota, agitando continuamente con una varilla de vidrio, agrega la solucin de sosa al 30% en la bureta en una a cantidad de 20ml ( figura 9.1). Caliente sin dejar de agitar, hasta que se formen grumos en la mezcla. Toma un grumo pequeo y en 5ml de agua contenidas en un tubo de ensaye trata de disolverlos, si lo logras completamente, ha terminado la reaccin, si no se disuelve, sigue calentando. A la mezcla agrega, en seguida 25ml de solucin saturada de NaCl y continua calentando, sin dejar de agitar, unos 5 minutos a fuego directo. Preparar el embudo con papel filtro. Decanta la solucin de NaCl, agita y vaca todo el contenido en el embudo. Lava el jabn sobre el embudo con agua de la llave fra. Separe el jabn del papel filtro y comprmelo para hacer un cubito.0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

Figura 9.1 formacin de jabn ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 66

CUESTIONARIO: 1. Investigar los triglicridos predominantes en la gras o aceite usado en la prctica, y con ello la reaccin de formacin del jabn en el experimento. 2. Por qu si no se disuelve el grumo de jabn, la reaccin no ha terminado?

3. Qu objeto tien la solucin saturada de sal en la reaccin?

CONCLUSIONES:


ITESI


67

PRACTICA No 10ESTEQUIOMETRIA IOBJETIVOS El alumno aplicar las relaciones cuantitativas implcitas en una reaccin qumica, para determinar la eficiencia de una reaccin y encontrar la frmula mnima de un compuesto. Escribir las ecuaciones qumicas que representen a las reacciones de los experimentos. INTRODUCCIN Los clculos estequiomtricos se basan en las relaciones fijas que hay entre las especies (tomos, iones, molculas) involucrados en las reacciones qumicas . Estas relaciones son expresadas por medio de frmulas y ecuaciones qumicas. Una frmula expresa las relaciones atmicas de los elementos que forman los compuestos. Una ecuacin qumica balanceada nos proporcionar las relaciones molares y msicas entre reactivos y productos. En una reaccin qumica no hay prdida de masa; como consecuencia, una ecuacin qumica balanceada se asocia a un balance de materia. MATERIAL - Balanza - Dos cpsulas de porcelana - Dos soportes con anillos, telas de asbesto, 2 mecheros - Una pinza para crisol, probeta de 50 ml - Dos tubos de ensaye, pinza para tubo - Un vaso de precipitado de 250 ml, esptula Proteccin: Bata, lentes de seguridad y guantes de ltex REACTIVOS Sodio metlico Nitrito de sodio Zinc HCL 6 N Clorato de potasio

ITESI


68

PARTE I Procedimiento En este punto realizar la siguiente reaccin: NaNO2 + Na Na2O + NO Pese una cpsula de porcelana limpia y seca, y registre su masa (mc). mc = __________g Agregue un trozo pequeo de sodio a la cpsula y pese de nuevo con precisin (m1). Rpidamente para evitar que el sodio se oxide. m1= ___________ g ms = m1 - mc = ___________g Calcule la cantidad estequiomtrica de nitrito de sodio necesario para que reaccione completamente con el sodio (tome en base la ecuacin anterior). Nitrito de sodio necesario = ____________g Pese el nitrito que calculo y agrguelo a la cpsula que contiene sodio; proceda a calentar. Observe lo que ocurre y, al quedar un residuo blanco de xido de sodio, suspenda el calentamiento. Dejar enfriar y pese la cpsula con su contenido ( m2 ). Masa de NO liberada = m1 - m2 = ____________g Esta es la masa del NO producido. Calcule la masa tericamente de NO producido. Masa terica de NO =___________g Considerando la masa real y terica del NO, calcule la eficiencia de la reaccin.

ITESI


69

PARTE II Procedimiento Determinar la masa de una cpsula y vidrio de reloj (mc) que sirva para taparla. Aparte pese lo ms exacto posible 1g de Zn y colquelo dentro de la cpsula, aada 15 ml de HCL y caliente suavemente la mezcla (con amplia ventilacin), hasta que se disuelva totalmente el zinc; en cuanto esto ocurra, aumente la llama del mechero hasta evaporar el exceso de cido y secar el residuo. Cuando solo quede un residuo blanco, suspenda el calentamiento y deje enfriar la cpsula. Una vez fra, cbrala con el vidrio de reloj y psela; registre su masa: M1 = ________g Repita el calentamiento para ver si el peso de la cpsula y residuo es constante. Calcule la masa del residuo. MR = m1 - mc = _________g CUESTIONARIO: 1. Complete y balance la reaccin efectuada: Zn + HCL 2. Qu sustancia es el residuo blanco y cules es su frmula? 3. Calcular la frmula mnima del residuo. ELEMENTO Zn Cl No ATOMICO ATOMO g RELACION SUBINDICE FORMULA

ITESI


70

PARTE III Procedimiento Pese en un tubo de ensaye (20 x 200 mm) seco, aada 2g de clorato de potasio y pese de nuevo. Para no tocar el tubo con las manos, use pinzas. Caliente ligeramente al principio, moviendo el tubo procurando no dirigirlo a ninguna persona, cuando el slido se funda (lo cual ocurre rpidamente) aumente la temperatura de calentamiento y contine calentando durante 5 minutos el slido formado. Retire el tubo de la llama, colquelo sobre una superficie no combustible y djelo enfriar a temperatura ambiente. Una vez fro pselo con exactitud. Repita la operacin de calentamiento y enfriado hasta un peso final constante. Peso del tubo g Peso del tubo + KCLO3 g Peso del tubo despus del primer calentamiento g Peso del tubo despus del segundo calentamiento g Peso del tubo despus del tercer calentamiento g Peso inicial del KClO3 (peso tubo + KClO3)- peso del tubo g Peso del KClO3 (peso constante peso del tubo ) g Peso del oxgeno desprendido= (peso del tubo+ KClO3) - g peso constante Nmero de moles de cloruro de potasio producidas g Nmero de moles de oxgeno desprendidas g % en peso de oxgeno desprendido g 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 CONCLUSIONES:


ITESI


71

PRACTICA No 11ESTEQUIOMETRIA IIOBJETIVO Determinar el peso molecular del carbonato de calcio, usando las estequiometra de la reaccin, basado en dos mtodos, uno gravimtrico y otro volumtrico. INTRODUCCIN En esta prctica se dirigir la atencin hacia el concepto de reaccin qumica. Toda reaccin es una transformacin de la materia en la que se parte de una o varias sustancias, denominadas reactivos, que se transforman total o parcialmente en otras con propiedades diferentes que se denominan productos. Las distintas propiedades de reactivos y productos son tanto qumicas como fsicas. Las diferencias qumicas se revelan en la manera en la que tienden a reaccionar, es decir a cambiar de naturaleza, cada sustancia. Por su parte las propiedades fsicas se usan con frecuencia para identificar cambios qumicos ocurridos en una reaccin; como ejemplo simple puede pensarse en los cambios de color asociados con cierta frecuencia a reacciones qumicas. Las ecuaciones qumicas se emplean como un primer elemento para describir las reacciones qumicas. En ellas se especifica qu compuesto o compuestos actan como reactivos y cuales son los productos en que se transforman. Adems expresan las proporciones relativas en las que se combinan los reactivos y se obtienen los productos. La manera habitual de dar cuenta de estas proporciones relativas de reactivos y productos es utilizando el concepto de mol. Un aspecto a tener muy presente al enfrentarse a una ecuacin qumica es que por el hecho de formular una ecuacin no tiene por que ocurrir en la prctica la reaccin qumica que ella implica. Obviamente son las propiedades qumicas de los reactivos las que determinarn si en la prctica la reaccin es o no viable. Esto no es ms que advertir lo que es obvio, dado que de otro modo la qumica se convertira en un simple juego de cifras y letras, y se ignorara el modo en que las propiedades de los elementos y la estructura de los compuestos qumicos entran en juego para determinar la reactividad. La reactividad o tendencia a combinarse de una sustancia vendr modulada por la naturaleza de otras sustancias que

ITESI


72

encuentre en su entorno y por las condiciones en las que se encuentre, especialmente por su presin y temperatura. En concreto son la Termodinmica y la Cintica las ramas de la Qumica que se centran en el anlisis de la reactividad de los elementos y compuestos qumicos. Otra matizacin a tener en cuenta es que en el caso en que una reaccin ocurra, los reactivos no tienen que transformarse completamente en productos, llegndose a una situacin final de equilibrio qumico. En este estado de equilibrio, que puede definirse a partir del concepto de constante de equilibrio, pueden quedar en el sistema cantidades apreciables de todos los reactivos y productos. Un caso lmite sera aqul en que la concentracin final de alguno de los reactivos es tan pequea como para que a efectos de clculo de la cantidad de productos formados podamos admitir que la reaccin se ha producido de forma cuantitativa. Este caso se produce en aquellas situaciones en que la constante de equilibrio adopta valores muy altos. Excepcionalmente tambin ocurre en aquellos casos en que uno de los productos escapa del sistema; esta situacin es frecuente cuando uno o ms productos son gaseosos y pierden contacto con el resto del sistema facilitando de este modo el avance de la reaccin qumica. Cuando una reaccin ocurre con participacin de varios reactivos es frecuente que no todos ellos se encuentren en las proporciones estequiomtricas, es decir en aquellas proporciones que nos indican los coeficientes de la ecuacin qumica. Se considera como reactivo limitante aquel que por la cantidad inicial en la que est presente limita el avance de la reaccin; por contra el reactivo o reactivos en exceso seguira presente en cantidades significativas en el medio de reaccin incluso en el supuesto de que la reaccin se produjera de forma cuantitativa. As, la ecuacin qumica informa de que cada mol de CaCO3 (100 g) se combina con un volumen de disolucin tal que contenga 2 moles de HCl. Si se aadiera un volumen de disolucin conteniendo 3 moles de cido el carbonato ser el reactivo limitante y el HCl el reactivo en exceso. El reactivo limitante se consume por completo en una reaccin cuantitativa. MATERIAL Para la primera parte: 3 matraz Erlenmeyer de 125 ml ITESI REACTIVOS - CaCO3 (6g) - HCl 2M (aproximadamente 80ml/equipo) - HCl diluido ( 3 partes de agua: 1 parte de HCl), 10 ml / equipo Ing. Rubn Fernndez Trujillo 73

1 varilla de vidrio (agitador), probeta de 100 ml Esptula y balanza analtica Para la segunda parte: Matraz de bola de dos bocas (250ml) Probeta de 250 ml, vaso de precipitados de 1 L Embudo cilndrico de 100ml c/llave (quikffit) 2 soportes con placa de porcelana 2 pinzas para matraz, 1 pinza de tres dedos Tapn horadado con tubo de vidrio, manguera Proteccin: Bata, lentes de seguridad, guantes de ltex Procedimiento Para la determinacin del peso molecular del carbonato clcico vamos a ensayar la reaccin qumica que se produce entre el CaCO3 y el cido clorhdrico. Esta reaccin se puede representar mediante la ecuacin qumica: CaCO3 + 2 HCl CO2 + H 2 O + CaCl2 El CO2 es un gas que escapar del medio contribuyendo de esta forma a que la reaccin se complete. Para las dos determinaciones que se van a llevar a cabo en esta prctica se utilizarn dos mtodos. El primero de ellos, mtodo gravimtrico, aprovecha la prdida de peso que se produce en el sistema. Esta prdida de peso se asigna al CO2 que se libera al medio. El segundo mtodo, volumtrico, se basa en la medida del volumen de CO2 desprendido. En este ltimo caso el CO2 que se recoge est en contacto con agua, por lo cual deber considerarse la ley de Dalton de las presiones parciales segn la cual la presin total del gas ser suma de la debida al CO2 ms la presin del vapor de agua. Apartado A. Determinacin del peso molecular del CaCO3 A.1 MTODO GRAVIMTRICO: Pesar exactamente unos 6 g de CaCO3 puro en el vaso de precipitado de 125 ml. Preparar 100 ml de disolucin de HCl 2 M a partir de un frasco de cido clorhdrico concentrado. Extremar las precauciones con el manejo del cido. Determinar qu volumen de esta disolucin sera necesario para combinarse estequiomtricamente con el CaCO3. ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 74

Utilice el peso molecular que proporciona el bote de reactivo. Poner un exceso de volumen de la disolucin de HCl de al menos un 20%. Poner el volumen de disolucin de HCl calculado en el vaso de 100 ml junto con la varilla de vidrio y pesarlo en la balanza. CLCULO DEL VOLUMEN DE 20% EN EXCESO DE HCl 2M: DATOS DEL HCl CONCENTRADO PESO MOLECULAR = 36.46 DENSIDAD = 1.185 g/ ml % en peso = 37.2 %

La suma de los pesos del vaso de 125 ml con la muestra de carbonato que contiene ms el del cido con que se va a hacer reaccionar en el vaso de 100 ml ms la varilla, nos define el peso de partida del sistema en estudio. Aadir poco a poco la disolucin del cido sobre el vaso que contiene carbonato, removiendo con suavidad con la varilla de vidrio. NUNCA HACER ESTA OPERACIN SOBRE LA BALANZA. Se observa como ocurre el desprendimiento de gases previsto por la reaccin. Es necesario cuidar de que no se derramen o se proyecten gotas de lquido al exterior durante la reaccin. Una vez que se ha vertido todo el cido sobre la muestra de carbonato y que ya ha cesado el desprendimiento de gases volvemos a pesar por separado, el vaso de 125 ml con el lquido que contiene, y el vaso vaco de 100 ml con la varilla. Todo ello conjuntamente permite determinar la masa final del sistema.

ITESI


75

m1

m2

minicial del sistema = m 1+ m 2 mfinal del sistema = m 3 + m 4

6 g de CaCO

3

HCl 2 M CO 2

mCO2 = m inicial del sistema -mfinal del sistema m4

m3

mezcla de H 2O + CaCl

2

vaso sin HCl + varilla

Figura 11.1 mtodo gravimtrico La diferencia entre la masa inicial y final del sistema debe corresponderse con la cantidad de CO2 que se ha desprendido. Atendiendo a la estequiometra de la reaccin determinar el peso molecular del CaCO3. A.2 MTODO VOLUMTRICO: Montar el dispositivo que se muestra en la figura y que permitir la recogida del gas que se desprende por reaccin en la probeta invertida. Inicialmente la probeta debe estar llena de agua, que ser desplazada en parte por el gas. Sobre la propia escala de la probeta podremos leer al final del experimento el volumen de gas que se recoge. DISPOSITIVO PARA RECOGIDA DE GASES Pesar con exactitud una cantidad de carbonato clcico puro prxima a 0.2 g. Depositar dicha muestra en el matraz Kitasato, procurando que no se adhiera a las paredes. Preparar 10 ml de disolucin 3:1 de HCl. Recuerde que ello significa un volumen de agua 3 veces mayor que el de cido concentrado. Poner esta disolucin en el embudo de decantacin con la llave an cerrada. Antes de dejar gotear el cido sobre la muestra tratar de comprobar el estado de todas las conexiones y ajustes para evitar fugas de gas. El gas tambin puede escapar si no opera con cuidado por el propio embudo de decantacin. ITESI Ing. Rubn Fernndez Trujillo 76

p b ta in e a c n a u ro e v rtid o g a0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

e b d c nH l mu o o C

s je r la m n u ra a tu o u ta age l b

tu o d v rio e e ta b e id n l pn m tra d 1 L c n a u a z e o ga

m tra c n c rb n to d c lc a z o a o a e a io

Figura 11.2 Mtodo volumtrico Una vez realizadas las comprobaciones indicadas comenzar a verter el cido sobre la muestra. Inmediatamente se observar como se desprende gas y llega hasta la probeta desplazando al agua. Anotar la presin atmosfrica y la temperatura en el laboratorio. A partir de la temperatura puede determinarse la presin de vapor del agua. La presin en el laboratorio y la presin de vapor del agua permiten por diferencia conocer la presin parcial del CO2. Con los datos de presin de CO2, temperatura y la anotacin de volu

manual de prÀcticas laboratorio quimica ing. de materiales

Documents