manual de quimica agos-dic 2013.pdf

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

1


2

S E P

LABORATORIO DE QUÍMICA

REGLAMENTO

1.- Los alumnos deberán presentarse puntualmente en su horario, 2.- Es indispensable traer la práctica impresa para la actividad del laboratorio, sin ella no se permitirá la realización de la misma. 3.- Es requisito usar bata durante la práctica; mochilas y gorras se colocaran en los sitios adecuados. 4.- Es necesario que los alumnos respeten su horario correspondiente, ya que no se permitirá la reposición de prácticas en otros grupos, SOLO EN CASOS DE ENFERMEDAD. 5.- Al llegar los alumnos al laboratorio, deberán saber la técnica de la práctica a realizar, previamente la habrán estudiado. 6.- Son requisitos indispensables para la acreditación del laboratorio: • Asistir al 100% de las practicas 20% • Entregar la actividad correspondiente a cada practica 20% • Realizar una evaluación semanal correspondiente a la práctica 60% • Obtener como mínimo 70% de promedio 7.- El alumno no tendrá derecho a examen cuando no asista a la práctica correspondiente. 8.- Al inicio de cada practica los alumnos recibirán material de trabajo, al termino de la misma lo devolverán limpio y seco. 9.- Los adeudos de material deberán quedar cubiertos completamente antes de la entrega de calificaciones. 10.- Tomando en cuenta que en el laboratorio se trabaja con material de vidrio y reactivos químicos así como equipo audiovisual, el alumno se comportara de forma responsable, ordenada y respetuosa para evitar accidentes, asimismo se prohíbe el uso del celular, audífonos, Ipod, etc. durante la realización de la práctica. 12.- Solicitar a los maestros las indicaciones necesarias para el disposición de los residuos generados durante la práctica. 11.- Cualquier anomalía que se detecte durante las prácticas, deberá notificarse al personal de laboratorio.


3

Í N D I C E Practica Número 1 Educación Ambiental …………………………………………………………………

Pág. 10

Práctica Número 2.

Conocimiento del Material de Laboratorio…………………………………………………… 14


Rayos Catódicos y Espectroscopia…………………………………………………………… 23


Operaciones fundamentales en el laboratorio de Química………….……………………….. 31


Tabla Periódica……………………………………………………………………………….. 36


Metales y No Metales………………………………………………………………………… 42


Enlaces Químicos…………………………………………………………………………….. 47


Obtención y Propiedades de los Hidróxidos………………………………………………….. 52


Tipos de Reacciones…………………………………………………………………………... 56


Estequiometria…………………………………………………………………………………..

61


4

INTRODUCCION

Este Manual de prácticas de Laboratorio se ha diseñado para complementar el curso de Química en base a la parte experimental o comprobación de la parte teórica que se ve en la materia de Química a nivel Licenciatura para las Ingenierías de: Electrónica, Eléctrica y de Sistemas Computacionales que se ofrecen en el Instituto Tecnológico de Orizaba. El manual está enfocado en la aplicación de las Competencias a desarrollar por el alumno, como son: las Competencias Instrumentales de las cuales consideraremos la capacidad de análisis y síntesis, así como la capacidad de identificar, plantear y resolver problemas, Competencias Interpersonales que serian la capacidad para trabajar en equipo, capacidad de crítica y autocritica, Competencias sistemáticas como con las siguientes: habilidades de investigación, capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica, capacidad de aprender demostrando así la capacidad para aplicar los conocimientos teóricos adquiridos en la teoría así mismo podrá generar nuevas ideas para resolver cualquier situación que se le presente como también reflexionar sobre los problemas ambientales que se están viviendo en la actualidad considerando las diferentes formas de contaminación de nuestro planeta.

El principal propósito del Manual del Laboratorio es permitir al alumno: Aumentar sus conocimientos acerca de las posibilidades de familiarizarse en el manejo de los materiales que se utilizan en el Laboratorio. Manipular sustancias químicas y utilizar equipo de Laboratorio. Tener experiencia en la aplicación del método científico estimulando así el interés por la ciencia y la investigación.

Los experimentos diseñados sirven para ejemplificar principios y hechos importantes de la Química, con el propósito de apoyar algunos de los temas las diferentes unidades de estudio que contempla la materia.

En las prácticas se verán experimentos en donde se maneja la observación de las propiedades tanto de los elementos químicos así como de las diferentes sustancias. También se verán las comprobaciones de las leyes de la Química.

Cada práctica se desarrollará siguiendo un formato el cual será conveniente para el estudiante así como para el instructor, en el cual se debe considerar lo siguiente: La teoría que apoya los principios más importantes para cada experimento. Los procedimientos experimentales delineados con suficiente detalle para que el estudiante pueda desarrollar la práctica con la supervisión del instructor. Tendrá un listado de material, equipo y sustancias que se manejaran en cada experimento.


5

SEGURIDAD E HIGIENE EN EL LABORATORIO Y SUS MEDIDAS PREVENTIVAS La seguridad debe ser una de nuestras preocupaciones, ya que se manejaran sustancias químicas. Las acciones de seguridad a seguir deben convertirse en hábito para iniciar nuestro trabajo cotidiano en el Laboratorio. Recordar que cuando se encuentra en el Laboratorio solo se le está permitido trabajar sus experimento durante el tiempo asignado a su laboratorio. Es indispensable respetar las reglas necesarias de seguridad cuando sea necesario, en el desarrollo del experimento.

CAUSAS MÁS COMUNES DE TOXICIDAD Existen tres vías por las que el ser humano puede sufrir un daño toxicológico provocado por sustancias químicas en el laboratorio: vía respiratoria, vía dérmica y vía oral. ¿Qué es un daño toxicológico? Es toda alteración que sufre nuestro cuerpo provocado por substancias que entran en contacto con nuestro organismo por vía respiratoria, dérmica u oral. Este daño varia de acuerdo a la concentración de la substancia, la cantidad de la misma y el lugar o vía de acceso a nuestro cuerpo. A continuación se muestra una lista de las causas más común es que provocan los daños o lesiones en los usuarios de laboratorio: 1.- No identificar los productos; El no contar con un etiquetado adecuado de los reactivos químicos ó que las muestras o reactivos se encuentren en envases inapropiados por ejemplo de bebidas de consumo humano. 2.- No utilizar el equipo de protección; Utilice un equipo de protección personal toda vez que manipule substancias químicas. 3.- Utilizar el cuerpo como instrumento de laboratorio; Nunca huela un producto químico directamente, tampoco deberá pipetear con la boca una substancia y menos tratar de contener un derrame directamente con las manos. 4.- Inhalar en exceso un producto químico; Existen substancias que después de un periodo de tiempo producen fatiga nasal, lo que quiere decir que la substancia sigue penetrando al organismo pero el nervio olfativo ya no la percibe, por lo que es necesario mantener una adecuada ventilación y en el caso de fugas de gas o vapor reportar inmediatamente. 5.- Diluir inadecuadamente; Recuerde siempre que para evitar salpicaduras la substancia concentrada deberá verterse sobre la más diluida.”No dar de beber agua a un acido”.


6

6.- Desconocer el producto que se maneja; Ignorar o desconocer las propiedades del producto que se está manipulando puede ocasionar una grave intoxicación o quemadura, infórmese lo mejor posible de lo que esta manejando; ¿es inflamable?, ¿Qué materiales corroe?, ¿Con que reacciona vigorosamente?.... 7.- Falta de orden y limpieza; Mantenga siempre su lugar de trabajo en orden y limpio, así evitará riesgos innecesarios. 8.- Uso de equipo en mal estado; Si usted visiblemente nota que el equipo que va a utilizar está deteriorado, estrellado y en general en mal estado, no se exponga cámbielo por otro en óptimas condiciones. 9.- Jugar o bromear con los reactivos químicos. 10.- Comer o fumar dentro del laboratorio. 11.- Mala disposición de residuos químicos.

QUEMADURAS QUIMICAS

A continuación se mencionan de forma general las acciones recomendadas para las quemaduras químicas. Contacto de ácidos en la piel. Paso 1.- Absorber el acido de la piel.

Con un trapo completamente seco y limpio absorber la mayor cantidad de ácido posible, este paso es mejor aún si se realiza con papel de estraza.

Paso 2.- Lavar con agua en abundancia.

Una vez que se eliminó el ácido hasta donde fue posible, lave con abundante agua sin frotar por espacio de 5 a 10 minutos.

Paso 3.- Enjuague con solución de bicarbonato de sodio. Contacto de bases con la piel Paso 1.- Absorber el acido de la piel.

Con un trapo completamente seco y limpio absorber la mayor cantidad de hidróxido posible, este paso es mejor aún si se realiza con papel de estraza.

Paso 2.- Lavar con agua en abundancia.


7

Una vez que se eliminó el hidróxido hasta donde fue posible, lave con abundante agua sin frotar por espacio de 5 a 10 minutos.

Paso 3.- Enjuagar con vinagre en solución.

EN CASO DE INCENDIO.

Los incendios son diferentes de acuerdo a los combustibles que se estén manejando. El uso del extinguidor inadecuado puede aumentar la intensidad del fuego. Los incendios se clasifican de acuerdo al material que los originó. CLASIFICACION DE LOS COMBUSTIBLES CLASE A .- Dentro de estos materiales encontramos el papel, la madera y textiles. Se pueden utilizar extintores de espuma, bombas de agua, casi cualquier tipo de extintores. CLASE B .- Los materiales de ésta clase son : aceite, las grasas, los disolventes orgánicos, pinturas. Para esta clase de combustibles usar el bióxido de carbono o polvo químico seco. CLASE C .- Dentro de ésta clase encontramos el material eléctrico.- No usar agua porque se convertiría en un circuito eléctrico y se corre el peligro de electrocutarse. Solo usar extintores de polvo químico seco o de bióxido de carbono. CLASE D .- Encontramos el sodio, el potasio, magnesio, litio, zirconio y todos los hidruros de metales .Usar el cloruro de sodio, arena seca y grafito. CLASES DE EXTINTORES EXTINTOR DE LIQUIDO.- Contiene acido sulfúrico y una solución de bicarbonato de sodio en compartimentos separados, al invertir el extintor se mezclan los líquidos y se genera el bióxido de carbono, que desarrolla una presión interna, la cual fuerza al liquido a salir por la manguera. EXTINTOR DE DIOXIDO DE CARBONO.- No daña los equipos ni contamina las sustancias químicas. Es el mejor para apagar los incendios de tipo eléctrico o los ocasionados por disolventes inflamables. Al oprimir la manija se desprende dióxido de carbono, el cual desplaza al oxigeno, eliminándose así el fuego. El chorro de gas debe dirigirse hacia la base del fuego. EXTINTOR DE POLVO QUIMICO SECO.- Este extintor contiene nitrógeno, al oprimir la manija hace que salga el nitrógeno comprimido, formando una neblina que llega a una distancia aproximada de 4.5 m.


8

RECOMENDACIONES PARA EVACUACION EN CASO DE SISMO

1. Conserve la calma 2. Actué con rapidez pero no se precipite 3. Desconecte los aparatos eléctricos que estén a su alcance y cierre las llaves de gas 4. Siga de manera ordenada las indicaciones de la brigada de evacuación, identifíquelos por el

listón verde que portan en el brazo izquierdo o bien siga las rutas de evacuación del inmueble.

5. No se coloque dentro de ventanales. 6. Fórmese debidamente usted y su contingente en línea hacia la salida de emergencia. 7. Si se encuentra en pisos superiores y cree no le de tiempo de bajar repliéguese en sitios

seguros durante el sismo. Si cree le de tiempo, al bajar las escaleras hágalo pegado a la izquierda.

8. No intente regresar si olvido algún objeto ( recuerde su seguridad y vida es primero ) 9. Diríjase al área de concentración establecida ( punto de reunión ) Contabilice el personal

evacuado. 10. No olvide que su seguridad de usted y de los demás debe acatar correcta y rápidamente las

instrucciones de los brigadistas. 11. Proporcione soporte Psicológico a las personas que ante las situación de peligro presente

temor , ansiedad, congelamiento, o cualquier otra situación emocional que detenga la evacuación o ponga en riesgo al contingente

12. cuando el peligro haya pasado espere las indicaciones espere las indicaciones del personal especializado o de aviso a las autoridades de protección civil,

13. los brigadistas de primeros auxilios identifíquelos por el listón que portan en el brazo izquierdo de color BLANCO los de combate contra incendio, de color ROJO búsqueda y rescate, color AMARILLO los de comunicación color AZUL.

14. Recuerde NO CORRO, NO GRITE, NO EMPUJO

Actividad 1: Atendiendo a las indicaciones de sus maestros proceder a un simulacro de evacuación en caso de sismo en el laboratorio de química inorgánica.


9

Actividad 2: Complementa la siguiente tabla de contingencias, efectos y acciones

Contingencia Efecto Acciones de seguridad

Contacto de ácidos en la piel

Contacto de bases en la piel

Salpicadura de reactivos en los ojos

Derrame de reactivos químicos (suelo, mesa)

Derrame de reactivos químicos sobre la persona

Sismo

Incendio

Fuga de gas


10

Alumno: ______________________________ Clave: __________

Maestro titular: ________________________ Fecha: __________

PRÁCTICA 1 EDUCACION AMBIENTAL

OBJETIVO: El alumno conocerá, entenderá y reflexionará el impacto que diversas actividades humanas provocan al medio ambiente. GENERALIDADES:

INSTITUTO TECNOLÓGICO de Orizaba

11

ACTIVIDAD PREVIA: Investigar las generalidades de la práctica, las cuales deben contener los siguientes temas: ¿qué es contaminación ambiental?, tipos de contaminación, desorden ecológico provocado por la contaminación, ¿a qué se le considera residuo peligroso?


12

AUTOEVALUACION 1.-‐ Escribe la Política ambiental de la Institución. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.-‐ Aparte del laboratorio en donde haz observado publicada la política ambiental de la Institución. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.-‐ Para que nos sirve la Política Ambiental en la Institución. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.-‐Haz identificado en donde se deben colocar los residuos sólidos que generas en la Institución. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5.-‐ Por que es conveniente clasificar los Residuos Sólidos Urbanos? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


13

AUTOEVALUACION 6.-‐ Escribe las metas ambientales de la Institución. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7.-‐ Como puedes contribuir al cumplimiento de las metas ambientales de la Institución. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA:


14

Alumno: ______________________________ Clave: __________


PRÁCTICA 2 CONOCIMIENTO DE MATERIAL DE LABORATORIO

OBJETIVO

El alumno conocerá el material y equipo más utilizado en el laboratorio y Aprenderá el uso correcto.

GENERALIDADES En los trabajos de análisis y en general en todos aquellos que se ejecutan en un laboratorio, la mayor parte de los utensilios son de vidrio especial, el cual debe ser dentro de lo posible resistente a la acción de las sustancias químicas; principalmente las soluciones alcalinas, y aún más si son concentradas y en caliente, tienden a atacar el vidrio. Esta acción es más fuerte si los recipientes son nuevos; con el uso ese ataque superficial va siendo menor. El coeficiente de expansión del vidrio deberá ser bajo, para que los recipientes puedan resistir cambios bruscos de temperatura, sin embargo se recomienda no calentar los vasos a la flama directa, sino interponiendo una tela de alambre de preferencia con centro de asbesto. Los vasos y los matraces usados en trabajos de química deberán tener además una buena resistencia mecánica. El coeficiente de expansión deberá satisfacer la necesidad de resistencia a los cambios bruscos de temperatura, y permitirá también que los recipientes sean de paredes suficientemente gruesas para tener una buena resistencia al choque. El material de vidrio que se emplea con más frecuencia en las prácticas de laboratorio es el siguiente:

• Vaso de precipitado • Pipeta graduada • Pipeta volumétrica • Probeta graduada • Matraz volumétrico • Matraz de destilación

15

• Matraz Erlenmeyer • Matraz balón (fondo plano) • Matraz balón (fondo redondo) • Cristalizador • Vidrio de reloj • Tubo de ensaye • Termómetro • Bureta • Refrigerantes • Embudo de filtración • Tubo de seguridad • Agitadores • Frascos goteros • Frascos de tapón esmerilado

MATERIAL DE PORCELANA El material de porcelana mas empleado en análisis son las cápsulas y los crisoles, estos tienen diferentes formas y tamaños, casi todas las cápsulas de porcelana tienen labio vertedor. La superficie interior de las cápsulas es siempre esmaltada y brillante que evita que se adhieran las partículas y facilitan su limpieza; se encuentran a veces cápsulas con el interior esmaltado en negro; lo que es cómodo cuando se está trabajando en pequeñas cantidades de polvo o precipitados blancos o de color claro. Otro de los utensilios empleados son los crisoles que por lo general están esmaltados en el interior y en el exterior su resistencia a altas temperaturas es buena por lo que son apropiados para efectuar fusiones de sustancias insolubles que deben ser transformadas en solubles por la reacción a elevadas temperaturas. El cuidado especifico que se recomienda al utilizar este material, es no someterlo a cambios bruscos de temperatura El material de porcelana más empleado es el siguiente:

• Cápsula de porcelana • Mortero con pistilo • Placa de toque • Crisol normal y Gooch • Triangulo de Porcelana • Espátula de porcelana

MATERIAL METÁLICO El material metálico es de construcción de fierro, de acero o también de latón niquelado, el principal uso de este en el laboratorio es el de sostener equipo, como elemento de seguridad para evitar quemaduras en el caso de mover material como cápsulas y crisoles de porcelana, el más empleado es el siguiente:

16

• Anillo metálico • Soporte Universal • Pinzas para crisol • Pinzas para tubo de ensaye • Cucharilla de combustión • Pinzas para bureta (Dobles y sencillas) • Pinzas universales • Tripie • Mechero Bunsen

MATERIAL DE HULE Y PLASTICO Este tipo de material se emplea solo como auxiliar en practicas ya que tiene la desventaja de ser atacado tanto por soluciones concentradas como por el fuego siendo ese su principal inconveniente, él más usual es el siguiente:

Piseta, Manguera de hule, Tapones de hule, Embudo, Perilla.

En general los utensilios de laboratorio se clasifican según el material de que está hecho, según el uso para el que está destinado, además todo el material de laboratorio tiene una función especifica y se debe emplear dándole el uso y los cuidados adecuados. Evite Siempre.

1. Colocar artículos de vidrio calientes en superficies frías o mojadas. 2. Limpiar los artículos con cepillos gastados de tal manera que las partes metálicas del cepillo no toquen el vidrio. 3. Calentar vasos de vidrio que tengan ralladuras de consideración.

4. Almacenar soluciones alcalinas en buretas o matraces ya que los tapones o válvulas se pueden atascar.

6. Succionar cualquier tipo de solución en las pipetas con la boca. Todo el material después de haber sido utilizado, se debe lavar muy bien con agua y jabón, posteriormente se debe enjuagar con agua destilada. Existen algunas soluciones para la limpieza del material de laboratorio, estas se emplean cuando el material esta sucio o manchado, es preferible el uso de soluciones que destruyan y solubilicen las huellas de grasa y de otras impurezas que estén adheridas a las paredes, la solución mas empleada es la “Mezcla Crómica” que consiste en una mezcla de dicromato de sodio o de potasio disuelto en ácido sulfúrico concentrado. Esta solución actúa destruyendo por oxidación la materia orgánica, su acción es muy enérgica y deben tomarse precauciones para que no se ponga en contacto con la piel o ropa y menos aun cuando se emplea en caliente.

Una solución más cómoda en su uso y quizás más efectiva en su acción limpiadora es la de hidróxido de potasio en alcohol, 40 grs. de KOH disueltos en 200 ml de alcohol. Esta solución actúa mas rápidamente que la mezcla crómica, por lo que solo basta con dejarla en contacto con las superficies por limpiar solo algunos minutos.

En todos los casos, cualquiera que sea la solución empleada, se recomienda un lavado final abundante, primero con agua de la tubería y con agua destilada al final.

17

te

TÉCNICA PRÁCTICA DEMOSTRATIVA

El instructor mostrara cada uno de los materiales explicando el uso específico

para cada caso, el alumno anotará las observaciones correspondientes:

Material de Vidrio

Vaso de Precipitado

Probeta

Matraz de Destilación

Matraz Kitazato

Matraz Erlenmeyer

Matraz Volumétrico

Pipeta Graduada

Pipeta Volumétrica

18

Cristalizador

Tubos de Ensayo Termómetro

Embudo de Vidrio

Matraz Balón

Vidrio de Reloj

Matraz Balón Fondo plano

Bureta

Refrigerante De serpentín

Refrigerante Recto

Refrigerante De rosario

Agitador

19

Material de Porcelana

Embudo de Separación

Mortero con Pistilo

Triangulo de porcelana

Cucharita espátula

Capsula de Porcelana

Placa de Toque

Crisol

Embudo Buckner

20

Material Metálico

Pinza para tubo

Pinza para crisol

Tripie

Mechero Buncen

Soporte Universal

Pinzas Dobles para bureta

Tela de Asbesto

Pinzas para bureta

Anillo Metálico

Cucharilla de Combustión

21

Otros Materiales

Frasco para reactivo

Frasco gotero

Piseta Espátula

Embudo de plástico

Gradilla de Madera

Balanza Granataria

22

Autoevaluación

1.- Realice una lista del material de vidrio. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.- ¿Qué material es el que se utiliza para medir volúmenes aproximados? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.- ¿Para qué se utiliza la cucharilla de combustión? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.- ¿Qué desventaja presenta el trabajar con material de vidrio? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5.- Mencione únicamente el material metálico. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6.- ¿Para que se utiliza la piseta en un laboratorio? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7.- Además de agua y jabón ¿Que soluciones se emplean para la limpieza del

material de vidrio? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8.- ¿Qué diferencia existe entre un matraz de destilación y un matraz volumétrico? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


23

Alumno: ______________________________ Clave: __________


PRÁCTICA 3 RAYOS CATODICOS Y ESPECTROSCOPIA

OBJETIVO

El alumno comprenderá la naturaleza de los Rayos Catódicos así mismo aprenderá el uso y el manejo del espectroscopio.

GENERALIDADES Al calentar un metal hasta la incandescencia, la superficie de este irradia electricidad, la naturaleza de esta electricidad se pudo establecer gracias a los experimentos sobre los así llamados Rayos Catódicos, que se obtienen mediante la acción de descargas eléctricas en el aire enrarecido. El primer paso importante en el conocimiento de la naturaleza de los Rayos Catódicos fue que se movían en línea recta, esto lo descubrió Hittorf en 1869 por medio de las sombras producidas por objetos introducidos en un tubo de descarga. En 1870 Crookes fue el primero en demostrar que los Rayos Catódicos tienen momento y energía empleando un tubo de forma especial “El tubo de molinete”, los rayos golpean las palas del molinete haciéndolo rodar de un extremo a otro.

En 1885 Jean Perrin descubrió por primera vez que los Rayos Catódicos están cargados negativamente, también el poder penetrante de los Rayos Catódicos se demostró haciendo pasar dichos rayos a través de láminas de aluminio, en el aire se vio que los Rayos Catódicos tenían la suficiente potencia para producir Fluorescencia. En general las características más importantes de los rayos catódicos son las siguientes:

a) Se propagan en línea recta y dan una sombra perfecta de los objetos interpuestos en su camino. b) Impresionan en placas fotográficas. c) A causa de su carga eléctrica negativa son desviados al polo positivo de un

campo eléctrico o magnético d) Son corpúsculos que forman parte del átomo. e) Son partículas fundamentalmente negativas.

24

Maxwell propuso que la luz visible esta formada por ondas electromagnéticas, y describe el comportamiento de la luz, además establece que una radiación electromagnética es la emisión y transmisión de energía en forma de ondas. Cuanto más conductor es un material, más absorbe la luz, y así, explicaba que los conductores sean opacos, y los medios transparentes buenos aislantes Albert Einstein utilizo la teoría del efecto fotoeléctrico para explicar uno de los muchos fenómenos de la luz, poco después Bohr explica el espectro de emisión del átomo de Hidrogeno y nace la teoría atómica moderna, con lo que se establece el comportamiento de los átomos de los elementos químicos conocidos hasta esa fecha.

Algunos ejemplos de aplicación del uso de los electrones libres se dan a continuación, estas aplicaciones en su conjunto forman la disciplina conocida con el nombre de Electrónica.

a) El Osciloscopio b) Producción de Rayos X. c) Bulbos Electrónicos al vacío d) Circuitos integrados. e) Radio Comunicaciones. f) Televisión g) Pantallas L.C.D h) Teléfono Celular.

En general; la parte de la Física que estudia la producción, el comportamiento y las aplicaciones de los electrones en libertad recibe el nombre de Electrónica, y esta describe el funcionamiento del Osciloscopio, de los tubos electrónicos de las radiocomunicaciones y de la televisión.

Material Empleado

Fuente de poder o trasformador Convertidor o regulador de C.A. o C.C. Electrodos Tubos espectrales

TÉCNICA El material y equipo a emplear se encontrará ya instalado para su uso inmediato el alumno hará el respectivo diagrama y anotara exactamente todas sus observaciones.

25

RAYOS CATÓDICOS Thompson: Los rayos catódicos son partículas materiales capaces de producir el giro de un rehilete (1897) Crookes: Observó también que los rayos catódicos producen sombras al chocar con cuerpos móviles en su trayectoria.

26

RAYOS CATÓDICOS Perrin demostró que los electrones son partículas cargadas negativamente. Thompson también observo que los rayos catódicos son partículas materiales que pueden ser desviados por la acción de un campo magnético

27

PARTE 2 ESPECTROSCOPIA

GENERALIDADES

Niels Bohr en su modelo atómico explicaba lo siguiente: un electrón no disipa energía continuamente sino que la emite por pausas o paquetes de energía, la emite cuando es excitado para saltar de una orbita a otra, al regresar a su orbita emite la energía que había ganado, por lo que un electrón absorbe y conserva la cantidad de energía necesaria para mantenerse girando alrededor del núcleo. . De esto en su modelo atómico consideró lo siguiente:

a) Los electrones son partículas cargadas negativamente que se mueven a lo largo de órbitas definidas por un determinado nivel energético.

b) Un átomo no emite ni absorbe energía mientras sus electrones se mantienen en sus respectivas orbitas estacionarias. Si el átomo es excitado de alguna forma, un electrón puede saltar a un nivel de

energía mayor y desprende energía al regresar a la orbita en que se encontraba. Los átomos y moléculas excitadas pueden emitir o absorber varios tipos de energía, los métodos para estudiar e identificar sustancias expuestas a la acción de alguna forma de excitación energética constituyen la Espectroscopia, ésta se empleo inicialmente para estudiar el espectro de luz visible, actualmente existen varios tipos de Espectroscopias, algunos utilizan el tipo de energía emitida por átomos y moléculas excitados, otros la forma de energía absorbida por los átomos y moléculas. La longitud de onda de la luz absorbida es una característica de una sustancia excitada, y la serie de longitudes de onda absorbida por una sustancia se llama Espectro. Todas las partículas de una misma sustancia emiten la misma serie de longitudes de onda.

Existen dos hipótesis; la corpuscular ó de Newton y la ondulatoria, sostenida por

el Holandés Huygens. Según Newton, la luz está formada por numerosos corpúsculos que emiten los

cuerpos luminosos y que al chocar con nuestra retina la impresionan produciéndonos una sensación luminosa.

Huygens, opinaba que la luz es un fenómeno ondulatorio semejante al sonido y

que su propagación es de la misma naturaleza que la de una onda.

:

No olvide anotar los colores observados

28

El estudio hecho por Einstein del efecto Fotoeléctrico hizo ver que la luz presenta

un carácter doble, se comporta como partícula (los Fotones) al producirse y aniquilarse y como una onda al propagarse (Ondas Electromagnéticas). Si se observan los diferentes cuerpos luminosos se nota inmediatamente que la cantidad de luz que emite no es la misma en todos ellos; así, es notable que el sol emite mas luz que un arco eléctrico, éste más que un foco incandescente, este mas que una vela y esta mas que una luciérnaga, ésta característica de los cuerpos luminosos recibe el nombre de intensidad luminosa.

Newton con un experimento clásico inició el conocimiento de lo que es el color

demostrando que la luz blanca es el resultado de la mezcla de todos los colores; a la serie de colores obtenidos al dispersar la luz se le llama Espectro de Luz.

La luz blanca la producen los sólidos y los líquidos incandescentes como los filamentos de los focos eléctricos y para estudiar la luz que producen los cuerpos incandescentes se debe usar un espectroscopio. La luz blanca al pasar a través de un prisma o de una rejilla de difracción, se dispersa en los diversos colores del arco iris, se ha demostrado que cada radiación monocromática le corresponde una longitud de onda bien determinada cuyo lugar en el espectro es siempre el mismo, en dicho espectro luminoso aparecen los colores siguientes dispuesto en este orden: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil, y violeta, antes rojo y después el violeta se ordenan ondas invisibles que prolongan el espectro luminoso en los campos infrarrojo y ultravioleta. El espectroscopio es un instrumento que sirve para observar los espectros producidos por diferentes fuentes luminosas; consta de un anteojo, un colimador, una escala graduada y de un prisma destinado a producir la dispersión de la luz.

Material Reactivos Espectroscopio de Bunsen-kirchoff

Acido clorhídrico concentrado

Quemador Bunsen Cloruro de Potasio Barra de grafito y asa de platino Cloruro de Cobre Placa de toque Cloruro de Calcio Vaso de precipitado de 250 ml Cloruro de Sodio Vidrio de reloj Cloruro de Litio Piseta Cloruro de Estroncio Cloruro de Cobalto Cloruro de Bario Cloruro de Fierro III

29

ESPECTROSCOPIA

30

Autoevaluación

1. Anote las características de los Rayos Catódicos.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Cuáles son las aplicaciones de los rayos catódicos: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.- ¿Para qué se utiliza el espectroscopio?

_______________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________

. 4. Anote las partes de un espectroscopio.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Anote los colores que se observan al descomponer la luz blanca

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿Qué es un espectro de luz visible?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

7.- ¿Quien produce la luz blanca? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8.- ¿En que material se colocan las diferentes sales a ensayar? _______________________________________________________________________ 9.- Elabore una tabla de resultados observados durante la práctica, mencionando al menos: muestra y color observado.


31

Alumno: ______________________________ Clave: __________

MaestroTitular:______________________ Fecha:__________

PRÁCTICA 4 OPERACIONES FUNDAMENTALES EN EL LABORATORIO DE

QUÍMICA

OBJETIVO

Que el alumno aprenda el manejo de la balanza, realice mediciones volumétricas con el material más utilizado en el laboratorio.

Generalidades Balanza granataria.

Método para ajustar la balanza. En la siguiente figura se ilustra la balanza de laboratorio más común. Esta tiene

un fiel que oscila hacia ambos lados de la marca de cero. Se consideran positivas las divisiones que están arriba de cero y negativas las que se encuentran debajo de la misma marca. Si el fiel oscila de tal forma que la suma algebraica de dos oscilaciones sucesivas (una positiva y una negativa) es igual a cero, se dice que la balanza está equilibrada. (Se supone despreciable la fricción del fulcro).

Si al oscilar, el fiel hasta +5 arriba y -5 debajo, entonces, la suma es cero y la balanza está equilibrada.(Si se coloca todas las pesas en cero y el platillo está descargado, pero el fiel no oscila el mismo número de divisiones a ambos lados del cero, hay que mover el tornillo de ajuste para equilibrar el sistema). La ventaja de este método de oscilaciones es que no es necesario esperar a que la balanza esté completamente inmóvil para saber si está equilibrada.

32

Cuidado de la balanza Cómo pesar sólidos

Los reactivos sólidos nunca deben colocarse directamente sobre el platillo de la balanza, ya que este puede corroerse y contaminar el sólido. Siga este procedimiento: pese primero un recipiente limpio y seco, por ejemplo, un vaso de precipitado, una cápsula de porcelana, un papel doblado o una cajita de papel. Luego agregue el sólido a pesar y anote la nueva lectura. El peso del reactivo sólido es la diferencia entre las dos lecturas. Cerciórese de que el fiel oscile por igual en cada dirección para ambas lecturas; así, cualquier error en la lectura del peso del recipiente vacío se eliminará por el mismo error en la lectura del peso del recipiente más el reactivo. Sin embargo, es importante que se use la misma balanza en ambas lecturas ya que dos balanzas diferentes pueden tener distintos ajustes a cero.

Platillo de la balanza. Cada muesca es igual a 10 g.

Cada muesca es igual a 100 g.

Fiel

Cada división es igual a 0.1 g. Tornillo de

Ajuste.

Escala del fiel

Material Reactivos Balanza granataria Cloruro de Sodio 2 vasos de precipitados de 250 ml 1 Espátula 2 Vidrios de reloj

Técnica:

1.- Asegurarse que el platillo de la balanza este limpio (Seco y libre de polvo) 2.- Ajustar la balanza a cero 3.- Cada alumno realizara como mínimo 3 pesadas diferentes, por ejemplo: a) Pesar 2.5 gramos de NaCl b) Pesar 4.6 gramos de NaCl c) Pesar 10.5 gramos de NaCl Además puedes ensayar otros pesos fuera de este rango de valores Observaciones:_______________________________________________________________________________________________________________________ Medición de Volumen

Probetas, Buretas, Pipetas Graduadas y Volumétricas

33

Parte 2 MEDICION DE VOLUMEN Probetas, Buretas, Pipetas graduadas y volumétricas Los líquidos de mayor densidad presentan meniscos convexos (como lo es el

caso del mercurio), y la lectura se efectúa en la parte superior del mismo. La concavidad del menisco se aprecia mejor contra un fondo que sea algo más oscuro que el líquido. Para líquidos cristalinos, se puede usar el dedo pero es mejor dibujar un rectángulo oscuro sobre un papel, éste se refleja en la concavidad y hace más perceptible la forma exacta y la localización del menisco.

Lectura de la Concavidad del Menisco

Error de Paralaje

34

Para el llenado de las pipetas se requiere de un material auxiliar, en éste caso “perillas de hule” que al succionar el líquido nos permite controlar la velocidad de llenado, regularmente se hace subir el líquido por encima de la marca deseada, se cierra rápidamente presionando con el dedo índice el extremo superior de la pipeta y luego se hace descender el nivel del líquido hasta el punto deseado, regulando con el dedo la entrada de aire Para quitar cualquier gota que quede en extremo inferior de la pipeta se acerca la punta de esta a la pared interna del recipiente de donde tomó el líquido (o cualquier superficie de vidrio limpia). Material Reactivos

1 Probeta de 50 ml Sulfato de cobre 1 Pipeta graduada de 5 ml Cloruro de Sodio 1 Pipeta graduada de 10 ml 1 Pipeta graduada de 25 ml 1 pipeta volumétrica de 5 ml 1 pipeta volumétrica de 10 ml 3 vasos de precipitado de 100 ml 1 Bureta de 25 ml 1Soporte universal con pinzas para bureta

1 Matraz aforado de 100 ml. TÉCNICA

1.-Medir con probeta a) 8 ml de Sulfato de Cobre b) 15 ml de Sulfato de Cobre c) 50 ml de Sulfato de Cobre

2.-Medir con pipeta volumétrica: a) 5 ml de Cloruro de Sodio b) 10 ml de Cloruro de Sodio

3.- Medir con pipeta graduada a) 3.4 ml de Cloruro de Sodio b) 7.5 ml de Cloruro de Sodio c) 18.5 ml de Cloruro de Sodio

4.- Medir con bureta: a) 10 ml de Sulfato de Cobre b) 16 ml de Sulfato de Cobre c) 25 ml de Sulfato de Cobre 5.- Preparar en matraz volumétrico 100 ml de solución al 5% de cloruro de sodio.

Conclusiones ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

35

OPERACIONES FUNDAMENTALES EN EL LABORATORIO DE

QUÍMICA INORGÁNICA

Autoevaluación 1. Anote el uso de la balanza granataria.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Anote las escalas de la balanza Granataria

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué parte de la balanza se utiliza para nivelarla?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Describa los pasos para realizar una pesada en la balanza.

________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Cuál es el material más exacto utilizado en esta práctica para medición de volúmenes?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. De acuerdo a la densidad de las sustancias ¿Cómo se comportan los líquidos en el material de medición?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

7.- Escriba cuales son las unidades utilizadas para la medición de volúmenes.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Por orden de precisión haga una lista del material volumétrico utilizado en esta práctica:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. ¿Para que se utiliza la perilla de hule?.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. ¿A que se le llama Menisco o línea de aforo?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________


36

Alumno: ______________________________ Clave: __________


PRACTICA 5

TABLA PERIÓDICA

VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES PERIÓDICAS

OBJETIVO Que el alumno aprenda mediante el manejo de esquemas la relación que existe entre las propiedades periódicas de los elementos que la forman.

GENERALIDADES Las propiedades de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos La ley periódica es un postulado amplio que surgió del esfuerzo de muchas personas para ordenar las propiedades químicas y las estructuras atómicas de los elementos conocidos hasta entonces, con el fin de darles una relación característica y ordenada de sus propiedades. Empezando con Mendeleiev y Meyer hasta nuestros días se han publicado infinidad de tablas periódicas hasta llegar a la clasificación moderna en una consideración más detallada de la periodicidad química.

Moseley determino la carga del núcleo y concluyó que los elementos deberían clasificarse de acuerdo al incremento en el número atómico. En 1913 mediante el uso del espectro electromagnético en la banda de los rayos X, logró hacer difracción en cristales, encontrando de esta forma una relación sistemática entre longitud de onda y número atómico. Así, se puede ver hoy en día que el trabajo de Rutherford sobre el núcleo atómico no hubiera sido tomado en serio. Tampoco lo hubiéramos entendido hoy en día si no hubiéramos tenido las investigaciones de Moseley.

En la tabla existen 18 divisiones verticales en 16 grupos o familias “A y B” cada una de 8 grupos y en forma separada, existen 7 hileras horizontales o periodos y cada uno de los primero 6 terminan en un gas noble, los 8 grupos se numeran con números del I al VIII.

La tabla está ordenada de tal forma que los elementos similares están en la

misma familia, por ejemplo la familia IB, la familia de Cobre está formada por los metales Cobre, Plata y Oro.

37

Por lo general un elemento se parece más a otro de su propia familia que a un elemento de otra familia. Algunos de los grupos se designan mediante nombres dados por características de los elementos que los forman, así tenemos:

• 1A Metales Alcalinos o Familia del Sodio • 2A Alcalinos-Térreos ò Familia del Calcio • 3A Térreos ò Familia del Boro • 4A Carbonoides ò Familia del Carbono • 5A Nitrogenoides ò Familia del Nitrógeno • 6A Anfígenos ò Familia del Oxigeno • 7A Halógenos ò Familia del Cloro • 8A Gases Nobles ò Familia del Neón

Las configuraciones electrónicas de los elementos muestran una variación periódica al aumentar el número atómico. En consecuencia los elementos también presentan variaciones periódicas en cuanto a su comportamiento tanto físico como químico. Numerosas propiedades físicas incluyendo la densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición están relacionadas con el tamaño de los átomos, pero el tamaño atómico es difícil de definir, varias técnicas permiten estimar el tamaño del átomo, se define como la mitad de la distancia entre 2 núcleos de un mismo elemento unidos entre si. O se puede definir como la distancia del átomo de un elemento y su última orbita. Esta es mayor al final de cada período, de manera que los electrones de los átomos de los elementos que se encuentran más a la derecha de la tabla se encuentran más atraídos por el núcleo, de modo que, como el número de niveles en el que se enlazan los átomos es el mismo, el radio disminuye. Paralelamente a esto, en cada grupo aumenta en una unidad el número de capas en el que se distribuyen los electrones del átomo, de manera que los átomos de los elementos de mayor grupo tienen mayor radio. Como conclusión a esto, el radio atómico de un elemento aumenta de arriba a abajo y de derecha a izquierda en la tabla periódica.

Para elementos que existen como moléculas diatómicas simples, el radio atómico es la mitad de la distancia entre núcleos de los dos átomos en una molécula específica, conviene tener en mente, que los radios atómicos están determinados en gran medida por cuán fuertemente atrae el núcleo a los electrones. La energía de ionización es la mínima energía requerida para quitar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental. La magnitud de energía de ionización es una medida de esfuerzo necesario para que un átomo libere un electrón o de cuán fuertemente está enlazado un electrón al núcleo en el átomo. A mayor energía de ionización, es más difícil quitar el electrón. Otra propiedad de los átomos que influye en su comportamiento químico es su habilidad para aceptar uno o más electrones, esta habilidad se mide por la afinidad electrónica la cual es el cambio de energía cuando un átomo acepta un electrón en el estado gaseoso. También se conoce como electroafinidad. Dado que se trata de energía liberada, tiene signo negativo. En los casos en los que la energía sea absorbida, tendrá signo positivo.

38

La electronegatividad es la capacidad que tiene el átomo de un elemento para atraer hacia sí los electrones de enlace, cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo tiene una gran tendencia a atraer electrones se dice que es muy electronegativo (como los elementos próximos al flúor) y si su tendencia es a perder esos electrones se dice que es muy electropositivo (como los elementos alcalinos). La electronegatividad tiene numerosas aplicaciones tanto en las energías de enlaces, como en las predicciones de la polaridad de los enlaces y las moléculas. Los elementos localizados en la esquina inferior izquierda de la tabla periódica son los menos electronegativos y los elementos que están en la esquina superior derecha son los más electronegativos. El flúor es el elemento más electronegativo, seguido del Oxigeno y del Cloro.

Por corteza terrestre se entiende la capa medida desde la superficie de la tierra

hasta una profundidad de unos 40 Km. debido a dificultades técnicas, los científicos no han sido capaces de estudiar las proporciones más internas de la tierra tan fácilmente como la corteza, así se cree que hay un núcleo sólido constituido en su mayor parte de Hierro y Níquel en el centro de la tierra, alrededor del núcleo hay un fluido caliente llamado Manto, el cual esta formado por Hierro, Carbono, Silicio y Azufre. De los 83 elementos que se encuentran en la naturaleza 12 de ellos constituyen el 99.7% de la corteza terrestre de masa. En orden decreciente de abundancia natural son Oxigeno, Silicio, Aluminio, Hierro, Calcio, Magnesio, Sodio, Potasio, Titanio, Hidrógeno, Fósforo y Manganeso. Al analizar la abundancia natural de los elementos se debe tener en cuenta que:

• Los elementos no se encuentran distribuidos uniformemente en la corteza terrestre y la mayoría de los elementos existen en forma combinada, estas características proporcionan las bases para la mayoría de los métodos de obtención de los elementos puros a partir de sus compuestos.

Los seres vivos están formados por elementos químicos, fundamentalmente por oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno que, en conjunto, suponen más del 95% de peso de los seres vivos. El resto es fósforo, azufre, calcio, potasio, y un largo etcétera de elementos presentes en cantidades muy pequeñas, aunque algunos de ellos muy importantes para el metabolismo.

Estos elementos también se encuentran en la naturaleza no viva, acumulados en depósitos. Así, en la atmósfera hay O2, N2 y CO2. En el suelo H2O, nitratos, fosfatos y otras sales. En las rocas fosfatos, carbonatos, etc.

Material Tabla periódica con valores de propiedades periódicas Lápices de colores o plumones Lapicero de tinta roja y negra

39

T

AB

LA

PER

IOD

ICA

DE

LO

S E

LEM

EN

TOS

PER

IO

DI

CA

D

E

LOS

ELEM

ENTO

S

40

TÉCNICA En los esquemas siguientes trazar y/o anotar según se indique con diferentes colores las variaciones o propiedades siguientes:

a) Trazar la variación de radio atómico con respecto al número atómico en grupos y periodos.

b) Trazar la variación de energía de ionización con respecto al número atómico de todos los grupos A y de los periodos 3,4 y 5 c) Ilumine de color rojo los elementos más contaminantes que existen.

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Mv Pl Da Tf Eo Me

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

Elementos contaminantes

41

En este esquema trazar y/o anotar según se indique con diferentes colores las variaciones o propiedades siguientes:

d) Trazar la variación de la electronegatividad con respecto al número atómico en los grupos 5,6 y 7 A así como el de los periodos 1,2 y 3

e) Ahora ilumine de color verde los metales que más se emplean en la industria. f) Más del 97% de la masa de la mayor parte de los organismos vivos se debe a ocho elementos que se encuentran en la tabla periódica, ilumine dichos Elementos de color azul.

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Mv Pl Da Tf Eo Me

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

Metales de la Industria Elementos indispensables para la vida


42

Alumno: ______________________________ Clave: __________


PRÁCTICA 6 METALES Y NO METALES

OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es que el alumno conozca algunas propiedades de los metales y los no metales así como algunas reacciones específicas de los mismos.

GENERALIDADES El término metal ha sido empleado desde los tiempos más remotos para designar sustancias que presentan características especiales tales como un brillo peculiar llamado brillo metálico y ciertas propiedades mecánicas de resistencia a la deformación y a la ruptura que permite trabajarlos para darles una forma adecuada y fabricar con ellos armas y utensilios diversos, a éstas primeras cualidades metálicas se unió después la conductividad del calor y más tarde la de la electricidad, puede decirse que estas últimas propiedades son las características más importantes de la condición metálica de un material que incluso, no puede mostrar aquellas propiedades mecánicas. El concepto de metal se refiere desde el punto de vista físico a todo elemento que conduce el calor, la electricidad y tiene brillo metálico. Existen en la tabla periódica 22 elementos no metálicos y 80 metales, si bien esta división es algo convencional, pues ciertos elementos situados en la línea divisoria que en cada grupo separa a los metales de los no metales tales como el Germanio, Arsénico, Antimonio y Telurio tienen propiedades químicas intermedias entre las de un metal y un no metal y que se conocen como metaloides ò elementos inciertos. Los metales tienen la propiedad de conducir eficazmente el calor y la electricidad, el mejor conductor es la Plata, seguida del Cobre y Aluminio. La densidad de los metales fundidos es menor que cuando se encuentran en estado sólido, se llaman metales pesados aquellos cuya densidad es mayor que 6 y ligeros aquellos que tienen una densidad menor que 6. A continuación se presentan las propiedades mecánicas mas importantes para clasificar a los metales para su utilidad en la industria: Maleabilidad: es la propiedad que tienen los metales de poder reducirse a hojas más o menos delgadas sin agrietarse al ser sometidos a la acción de un laminador. La clasificación de los metales por orden decreciente de maleabilidad es: Oro, Plata, Cobre, Estaño, Platino, Plomo, Zinc y Fierro.

43

Ductibilidad Es la propiedad que tienen los metales de poder estirarse para formar alambres el metal más dúctil es el Oro seguido de la plata y el Cobre.

Tenacidad es la propiedad de un metal que presenta resistencia a la ruptura.

Dureza es la resistencia que opone un metal a dejarse rayar, a continuación se muestra un ejemplo, de algunos metales ordenados de acuerdo a su dureza decreciente:

Cromo, Níquel, Platino, Cobre, Oro, Plata, y Plomo. La metalurgia que es el arte de extraer los metales de los minerales que los contienen y transformarlos de acuerdo a su uso, a excepción de los metales preciosos como la Plata, el Oro y el Platino, los metales no pueden encontrarse en estado nativo, sino casi siempre se encuentran en diversas combinaciones con el Oxigeno y el Azufre, estos compuestos naturales constituyen lo que se llama minerales, éstos son sometidos a tratamientos mecánicos y químicos para extraer el metal. Los elementos del grupo I A se encuentran en el extremo izquierdo de la tabla periódica y se llaman metales alcalinos, estos elementos son los más electropositivos al tener sus átomos la máxima tendencia a perder electrones. Son blandos y al ser recién cortados muestran un color blanco argéntico y lustroso que se empaña rápidamente por oxidación al poner la superficie al aire, debido a ello se guardan en atmósferas inertes ó en éter de petróleo. El punto de fusión, ebullición y el calor específico disminuye al aumentar él número atómico. Todos los metales alcalinos se combinan con el hidrógeno para formar hidruros y reaccionan con el agua para formar hidróxidos solubles muy alcalinos. Químicamente el Potasio es más activo que el Sodio y la unión de estos elementos da origen a una aleación que permanece líquida a baja temperatura, actualmente el Sodio se produce a gran escala y se utiliza industrialmente para elaborar Plomo, Tetraetilo de plomo, Nitrato de Plomo, colorantes y productos químicos valiosos, también sirve para reparar los motores de aviones. El Sodio y sus compuestos comunican un color amarillo a la llama de un mechero, el Potasio y sus compuestos la tiñen de violeta. No Metales Algunos son sólidos a la temperatura ordinaria como el Azufre, otros son gases como el Oxigeno, Nitrógeno e Hidrogeno y el único no metal liquido es el Bromo, no tienen brillo metálico y no reflejan la luz, los sólidos son quebradizos y no son maleables ni dúctiles, son malos conductores del calor y la electricidad, se combinan con el Oxigeno formando anhídridos los cuales reaccionan con agua formando ácidos. Ejemplo de no metales son Cloro, Yodo, Nitrógeno, Fósforo, Silicio, Bromo.

44

Material Reactivos 1 Quemador Bunsen 1 Perilla Azufre 1 Cucharilla de combustión 1 Gradilla Magnesio 1 Frasco de boca ancha 1 Piseta Papel tornasol (Azul y rojo) 1 Probeta de 25 ml 1 Espatula Sodio metálico 1 Pinzas para crisol Alcohol Etílico

1 Vidrio de reloj Naranja de metilo 1 Pipeta volumétrica de 10 m HCl 0.1 N 1 Pipeta volumétrica de 10 ml HCl Diluído 1:1

1 Cápsula de porcelana NaOH Diluído 1:1 1 Matraz aforado de 100 ml 1 Bureta de 25 ml 1 Soporte universal 1 Pinzas dobles para bureta 2 Matraz Erlenmeyer de 250 ml 1 Vaso de precipitado de 100 ml 4 Tubos de ensaye TÉCNICA

a) En la cucharilla de combustión, provoque la ignición del Azufre, después introduzca la cucharilla encendida en el frasco de boca ancha y en lo posible cúbralo con su tapón.

b) Al término de la combustión, retire la cucharilla y agregue 20 ml de agua destilada, agite bien la solución y ensaye esta con papel tornasol azul y rojo. Anotar sus observaciones y escribir las reacciones de lo que ocurre.

NOTA: El papel tornasol sirve como indicador del carácter ácido o básico de las soluciones. Si el papel tornasol azul cambia a rojo la solución presenta carácter ácido, si el papel tornasol rojo cambia a color azul la solución presenta un carácter básico. c) Tome el trozo de la cinta de Magnesio con las pinzas para crisol y acérquelo con

cuidado a la flama del mechero, reciba las cenizas en el vidrio de reloj, divídalas en 3 porciones y vacíe cada porción en 3 tubos de ensaye.

d) Agregue a la primera porción de ceniza 10 gotas de HCl 1:1 y agite, a la segunda porción agregue 10 gotas de hidróxido de sodio 1:1, a la tercera porción agregue 10 gotas de agua destilada.

e) Ensaye los 3 tubos con papel tornasol azul y rojo. Anote sus observaciones con las reacciones que se producen.

f) El instructor le proporcionara 2 trozos pequeños de Sodio metálico “NO LO TOQUE CON LAS MANOS”, arroje uno de los dos trozos en una cápsula de porcelana con agua y cúbrala inmediatamente con un vidrio de reloj, observe lo que pasa. Cuando desaparezca el trozo de Sodio, ensaye la solución que resulta con papel tornasol. Anote sus observaciones. Enseguida agregue 2 gotas de fenoftaleina y concluya.

45

Tomar con la espátula el otro trocito de Sodio y agréguelo al tubo de ensaye que contiene de 5 a 6 ml de etanol y espere a que el metal se disuelva. Al terminar la reacción vacíe la solución formada a un matraz aforado de 100 ml, lavar el tubo de 3 a 4 veces con agua destilada vertiendo el agua en el matraz aforado. Completar el volumen del matraz con agua hasta la marca de 100 ml, tapar el matraz y agitar cuidadosamente la solución. El sodio metálico reacciona con el alcohol etílico ó etanol de la siguiente manera:

CH3 – CH2 – OH + Na CH3 – CH2 - O – Na + 1/2H2

El compuesto orgánico que resulta de ésta reacción es una sal que se le llama

etóxido de sodio ó etanolato de sodio. Al agregar agua destilada a ésta sal la hidrolizamos y como resultado de esto se obtiene Hidróxido de Sodio. CH3 – CH2 – O – Na + H – OH CH3 – CH2 – OH + NaOH

De esta solución formada tomar una muestra de 10 ml con pipeta volumétrica, llevar ésta a un matraz erlenmeyer, agregar al matraz 2 gotas de naranja de metilo y agitar la solución. Anote sus observaciones.

g) Vaciar con un vaso de precipitado en la bureta, 25 ml de HCl 0.1 N y coloque en

la posición correcta agregando por goteo esta solución de HCl al matraz erlenmeyer agitando éste constantemente hasta que la solución del matraz cambie a color canela, suspenda entonces el goteo de ácido y anote los mililitros gastados del mismo. Anote bien sus observaciones.

Cálculos

% Na = ml. Gastados de HCl x Normalidad HCl x meq. Na x 100

Muestra % NaOH = ml. Gastados de HCl x Normalidad HCl x meq. NaOH x 100

Muestra Miliequivalente químico.- Masa atómica de un elemento ó compuestos divido:

a) Entre la valencia del metal si lo contiene la fórmula. b) Entre el número de OH± presentes si se trata de una base. c) Entre el número de H presentes si se trata de un ácido.

Todo esto se divide a su vez entre 1000 % Na = ______________________

% NaOH = ___________________ CONCLUSIONES ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

46

Autoevaluación

1. ¿Qué es un metal? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Defina un no-metal ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. ¿Cuáles son los metales preciosos? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿Cuáles son las propiedades químicas de los metales? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. Al estar en contacto con una solución: ¿Qué indica el papel tornasol? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. ¿Qué elementos forman el grupo de los metales alcalinos? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7. ¿Por qué razón los metales alcalinos son los elementos más electropositivos? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. ¿Cómo se almacenan los metales alcalinos? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Bibliografía

1. Química General Superior 2.- Química General Moderna Masterton-Slovinski-Stantski Joseph Babor-Ibarz José Págs. 340-345 Págs. 679-707


47

Alumno: ______________________________ Clave: __________ Maestro titular: ________________________ Fecha: __________

PRÁCTICA 7 ENLACES QUÍMICOS

OBJETIVO

El alumno identificará los compuestos químicos de acuerdo a los diferentes enlaces como es el enlace covalente o iónico, así como sus características de estos. GENERALIDADES El enlace químico se define como la fuerza que mantiene unidos a los átomos en las sustancias. Existen varios tipos de enlaces químicos. Los principales son el enlace iónico o electrovalente, el enlace covalente y el enlace metálico. Enlace iónico o electrovalente.- Se forma por la unión de un átomo metálico con un átomo no metálico por medio de la transferencia de electrones, formándose iones positivos y negativos que se atraen por fuerzas electrostáticas. Otra manera de identificar un enlace iónico es por medio de la diferencia numérica de las electronegatividades de los átomos unidos. Si esta diferencia numérica es igual o mayor de 1.7 el enlace formado es de tipo iónico. Algunas de las propiedades que presentan las sustancias con enlace iónico son: o Se encuentran en forma solida a temperatura ambiente. o Tienen temperaturas de fusión y ebullición elevadas. o Son buenos conductores de la electricidad cuando están fundidos o en solución acuosa. En estado sólido no son conductores. o Son muy solubles en solventes polares como el agua. Enlace Covalente.- Se forma por la unión de dos o más átomos no metálicos a través de la compartición de electrones, formándose una molécula. Existen tres tipos de enlace covalente. 1) Covalente no polar 2) Covalente polar 3) Covalente coordinado. El enlace covalente no polar se forma por la unión de átomos no metálicos del mismo elemento, por lo que en esta unión la diferencia numérica de electronegatividades es cero. Algunas de las propiedades que presentan las sustancias con enlace covalente no polar son: a) Son gases a temperatura ambiente- b) Tienen temperaturas de ebullición muy bajas. c) No conducen la electricidad.

48

El enlace covalente no polar se forma por la unión de átomos no metálicos del mismo elemento, por lo que en esta unión la diferencia numérica de electronegatividades es cero. Algunas de las propiedades que presentan las sustancias con enlace covalente no polar son: a) Son gases a temperatura ambiente- b) Tienen temperaturas de ebullición muy bajas. c) No conducen la electricidad. d) Son poco solubles en solventes polares como el agua. El enlace covalente polar se forma por la unión de átomos no metálicos de elementos distintos. En este tipo de enlace la diferencia numérica de electronegatividades es mayor de cero y menor de 1.7. Algunas de las propiedades que presentan las sustancias con enlace covalente polar son: a) Pueden encontrarse en los tres estados de agregación a temperatura ambiente. b) Tienen temperaturas de fusión y de ebullición relativamente bajas. c) Son conductores de la electricidad cuando están en solución acuosa. d) Son solubles en solventes polares como el agua. El enlace covalente coordinado también se forma por la unión de no metales distintos, pero en este caso el par de electrones del enlace es aportado solo por uno de los átomos. Enlace metálico.- Se forma por la unión de átomos metálicos del mismo elemento- En este caso cada átomo pierde sus electrones de valencia formando cationes que se mantienen unidos por la nube de electrones deslocalizados. Algunas de las propiedades que presentan las sustancias con enlace metálico son: o La mayoría son sólidos a temperatura ambiente. o Tienen temperaturas de fusión y de ebullición muy elevadas. o Son muy conductores de la electricidad en estado sólido. o Son dúctiles y maleables. o Tienen brillo metálico. MATERIAL 3 Capsulas de porcelana 1 Gradilla 1 Mechero 4 Tubos de ensaye 1 Vidrio de reloj 1 Piseta con agua destilada 1 frasco para desechos de NaCl 1 Frasco para desechos de KI Circuitos eléctricos. 1 Embudo

REACTIVOS HCl al 5 % Solución de NaCl al 5 % Alcohol etílico NaCl solido Cobre en lamina Parafina en cera KI sólido Carbono

49

DESARROLLO 1.- Conductividad Eléctrica. Utiliza un circuito eléctrico para probar la conductividad electica de las siguientes sustancias: Solución de HCl, solución de NaCl, NaCl sólido, alcohol etílico y lámina de cobre. Para ello coloca los extremos de los cables (evitando que se toquen) en cada una de las sustancias, conecta el circuito y observa si el foco enciende. Después de probar cada sustancia, lava los extremos de los cables con agua destilada para que no se contaminen las sustancias. NOTA: debes tener cuidado de no tocar directamente con las manos los extremos de los cables cuando el circuito esté conectado a la toma de corriente, así como evitar hacer contacto con el acero inoxidable de las mesas. Registra en la siguiente tabla los resultados obtenidos. SUSTANCIA

Tipo de enlace

Conductividad eléctrica (conduce/ no conduce)

Solución de HCl

Solución de NaCl

Lamina de Cobre (Cu)

NaCl solido

Alcohol etílico

De los resultados obtenidos puede concluirse que las sustancias que si conducen la electricidad presentan enlaces de tipo _________________-______________ Mientras que las sustancias que no conducen la electricidad presentan enlaces de tipo _________________________________________ 2.- Punto de Fusión. Agrega una pequeña cantidad de NaCl a una capsula de porcelana y caliéntela suavemente con la flama del mechero. Observa si se funde o no. Si funde fácilmente significa que su punto de fusión es bajo. Si funde con dificultad o no se funde su punto de fusión es alto. Repite el experimento utilizando las siguientes sustancias solidas: KI, cera o parafina, lavando perfectamente la cucharilla después de cada prueba. NOTA: No introduzcas las sustancias directamente en la flama del mechero; regula el mechero con poca intensidad y mantén la capsula de porcelana en la parte alta de la flama; en cuanto observes la fusión retira la capsula de porcelana de inmediato para evitar la combustión y deposita de inmediato la sustancia fundida en un vidrio de reloj.

50

s que

evitar la combustión y deposita de inmediato la sustancia fundida en un vidrio de reloj. Registra en la siguiente tabla los resultados obtenidos: SUSTANCIA TIPO DE ENLACE PUNTO DE FUSION

(alto/bajo) NaCl

KI

Parafina

De los resultados obtenidos puede concluirse que las sustancias que tienen puntos de fusión bajos presentas enlaces de tipo _____________________, mientras que las sustancias que tienen puntos de fusión altos presentan enlaces de tipo __________________. Manejo de desechos.- Con la espátula raspa los residuos sólidos del vidrio de reloj, deposítalos en el bote de basura. 3.- Solubilidad. Agrega 2 ml de agua destilada en 4 tubos de ensaye. Añade a cada tubo una pequeña cantidad de las siguientes sustancias: NaCl solido, KI solido, cera de parafina (C25H42) y carbono. Agita vigorosamente cada tubo y observa cuales sustancias son solubles en el agua y cuales son insolubles. Registra en la siguiente tabla los resultados obtenidos: SUSTANCIAS TIPO DE ENLACE SOLUBLE O

INSOLUBLE EN AGUA (solvente polar)

NaCl

KI

Parafina (C25H42)

Carbono

De acuerdo a los resultados obtenidos se concluye que las sustancias solubles en agua presentan enlaces de tipo __________________________, mientras que las sustancias insolubles en agua presentan enlaces de tipo ___________________. 62 todo el grupo. Los residuos sólidos deben desecharse en el bote de basura y el agua filtrada desecharla en la tarja.

51

Manejo de desechos: Los residuos de NaCl y KI deben depositarse en frascos etiquetados, ya que pueden reutilizarse en otras prácticas. Los residuos de parafina y carbono deben depositarse en el dispositivo de filtración que el profesor debe montar para todo el grupo. AUTOEVALUACION 1.- Investiga tres sustancias que se encuentren en el entorno cotidiano que presenten enlace covalente, enlace iónico y enlace metálico. R.- _____________________________________________________ 2.-Indica el tipo de enlace que debe romperse al: a) Fundirse el hierro _______________________________________ b) Ionizar la molécula de oxigeno ________________________________ 3.- Completa el siguiente cuadro. Sustancia

Tipo de enlace

Diagrama de Lewis

HCl

NaCl

H2O

Cl2

4.- Elabora un diagrama de bloques de cada experimento descrito en el desarrollo. CONCLUSIONES:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA MANUAL DE PRACTICAS DE QUIMICA I INST. POLITECNICO NACIONAL Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos “Miguel Othon de Mendizábal” Reestructurado por: María Guadalupe Leal Fuentes; María Margarita Pérez Arrieta: Alma Mónica Saldaña Cortes; Raquel Serrano Zarate; Juan Martin Villa Martínez.


52


PRÁCTICA 8 OBTENCIÓN Y PROPIEDADES DE LOS HIDRÓXIDOS

OBJETIVO

Al término de esta práctica el alumno conocerá algunas propiedades químicas características de los hidróxidos y la forma de obtenerlos.

GENERALIDADES

Hacia fines del siglo XVIII ya se esbozó la división de los elementos químicos en dos grandes grupos “metales y no metales”, la diferencia existente entre unos y otros se notaba a simple vista, sobre todo en sus propiedades físicas: el brillo metálico, la maleabilidad y otras, las características de los metales no se observan en los no metales, sin embargo no fueron los síntomas exteriores los que sirvieron de criterio fundamental para que un elemento dado perteneciera a uno de los dos grupos; Este criterio se fundamentaba en el carácter químico de los productos obtenidos como resultado de la interacción de un elemento estudiado con el oxígeno y con el agua. Cuando un elemento se une con el oxígeno, en la correlación que implican sus valencias, el producto resultante es un óxido de dicho elemento.

Por interacción de los óxidos con el agua se forman “hidróxidos” (contracción

del nombre “Hidrato de óxido”) de los correspondientes elementos, en general los hidróxidos de los metales son BASES y de los no metales son ÁCIDOS.

Los hidróxidos de los metales del grupo I son solubles en agua, en cambio los del grupo II son ligeramente solubles, los hidróxidos de los elementos de transición son insolubles en agua y tienen un aspecto gelatinoso.

Las propiedades de los hidróxidos son: neutralizar ácidos, colorear el papel tornasol rojo, colorear de fucsia a la solución de fenolftaleína, tienen causticidad y poseen sabor amargo (no pruebe dicho sabor). En resumen: se llaman hidróxidos a los compuestos formados por un elemento metálico y un radical (OH-) también llamado Hidroxilo. Estos son compuestos llamados bases las cuales dependiendo de la concentración de los iones OH- que posean en su fórmula se denominan bases fuertes y bases débiles.

53

Material Reactivos 7 Tubos de ensaye Sulfato de Cobre Q.P. 1 Gradilla de madera Fenoftaleina 1 Mechero bunsen Solución NaOH 1N 1 Pinzas para crisol KOH en Lentejas 3 Vasos de precipitados de 100ml Solución de KOH 1N 1 Pipeta graduada de 5ml Solución de HCl 1N 1 Agitador Cinta de Magnesio

1 Piseta Papel PH 1Perilla Solución de Sr Cl2 1 N BaCl2 5 % FeCl3 5 % CoCl2 5 %

TÉCNICA

a) Sin sostenerla mucho tiempo, tome ligeramente una lenteja de KOH con los dedos para palpar su consistencia y luego frótela suavemente con los dedos entre sí, disuelva en 20 ml. de agua destilada, agregue 2 gotas de fenolftaleína. Observe

b) A 20 gotas de solución de KOH 1N contenido en un tubo de ensaye, primero

compruebe su carácter básico agregando una gota de fenolftaleína, luego añada 1 ml de solución de HCl 1N, gota a gota hasta que cambie a incoloro. Anote sus observaciones.

c) Con unas pinzas tome una tira de magnesio y llévela a la flama de un mechero

hasta que arda con luz brillante, luego ponga el óxido formado en un vaso de precipitados que contenga 5ml de agua destilada y agite para formar el hidróxido de magnesio. Determine su potencial de hidrógeno con el papel PH y anótelo.

d) A la solución lograda póngale una gota de fenolftaleína y concluya. e) En un vaso de precipitados que contenga 40 gotas de solución de NaOH 1N

agregue 2 gotas de fenolftaleína y observe. Compare las coloraciones del hidróxido de magnesio e hidróxido de sodio. Anote sus observaciones.

f) A 20 gotas de solución de SrCl2 1N agregue 20 gotas, una por una de NaOH 1N

agitando continuamente. Anote la ecuación química. g) Agregar una gota de fenolftaleína Luego añada gota a gota solución de HCl 1 N

en cantidad necesaria agitando hasta observar un cambio. Anote la ecuación química de neutralización. Anote sus observaciones.

54

h) En un tubo de ensaye coloque 40 gotas de solución de BaCl2 y adicione gota a

gota, cantidad suficiente de solución de NaOH 1N hasta formar otro producto. Con el papel indicador determine el PH y anótelo.

i) En un tubo de ensaye que contenga unos tres cristales de sulfato de cobre

adicione hasta 2 ml de agua para disolverlos, luego añada 20 gotas de solución de KOH 1N. Anote la ecuación química.

CuSO4 +KOH

j) En un tubo de ensaye que contenga 20 gotas de solución de cloruro férrico

adicione 10 gotas de solución de NaOH 1N. Anote sus observaciones. k) En un tubo de ensaye que contenga 20 gotas de solución de cloruro de cobalto ye

agregue poco a poco 10 gotas de solución de KOH 1N. Anote la ecuación química

CoCl2 + KOH

CONCLUSIÓN: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

55

Autoevaluación 1. Anotar la definición de hidróxido.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________ 2. ¿Cuáles son las propiedades de los hidróxidos?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Dependiendo de la concentración de los iones OH- que existan en un compuesto estos pueden ser:

__________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Escriba la reacción que ocurre en el inciso I)

__________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿Qué es la fenolftaleína?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿Qué color presenta la solución de CoCl2 y que tipo de precipitado se forma cuando reacciona con el hidróxido de potasio?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

Bibliografia

1. Experimentos de Laboratorio Piñón – Méndez Págs. 40 – 42 Editorial Cultura 2- Química General Orgánica y Biologica Drew H. Wolfe Págs. 58 – 60 Mc Graw – Hill.


56


PRÁCTICA 9 TIPOS DE REACCIONES

OBJETIVO

Que el alumno aprenda las diferentes reacciones que ocurren al interaccionar

dos o más sustancias diferentes, además que conozcan los diferentes productos que se forman.

GENERALIDADES

Las reacciones químicas se caracterizan por la pérdida o ganancia de energía y por la formación de una o más sustancias nuevas.

Cuando transcurre una reacción química, los materiales de partida llamados

REACTIVOS se transforman en otras sustancias llamadas PRODUCTOS. Una reacción química se puede describir con palabras pero es más conveniente representarla por medio de una ecuación química. Las fórmulas de los reactivos aparecen a la izquierda de la ecuación química y se separan por una flecha de las fórmulas de los productos, que se escriben a la derecha. Si la ecuación esta ajustada, existe el mismo número de átomos de un elemento en cada lado de la ecuación. Es necesario tomar en cuenta lo siguiente ya que es muy importante: no se puede escribir una ecuación química, a menos que se sepa qué es lo que ocurre en la reacción. Todos los reactivos y productos deben estar identificados, además se debe de tratar de conocer sus fórmulas y su estado físico. En general para escribir una reacción química se debe proceder como sigue:

a) Escribir la reacción sin ajustar b) Balancear la ecuación c) Indicar de ser posible el estado físico de los reactivos y productos, esto se hace usando:

57

(g) Para sustancias en estado gaseoso (s) Para sólidos (l) Para líquidos (ac) Para una solución disuelta en agua

Ordinariamente cuando a usted se le pida que ajuste una ecuación se le han de

dar las fórmulas de los productos y los reactivos además, también puede serle útil a la hora de ajustar su reacción, lo siguiente:

• Se puede decir que todos los elementos que reaccionan para formar compuestos

iónicos son sólidos monoatómicos, ejemplo Na(s) , Al (s), etc. excepto Hg (l), F 2 (g) , Cl 2(g) , Br 2(l), I2 (s), O2 (g), N2 (g)

• Todos los compuestos iónicos son sólidos. Sin embargo para determinado tipo de reacción usted debe ser capaz de obtener la información por sus propios medios, nos referimos a las reacciones por ejemplo que ocurren entre un metal y un no metal para formar un compuesto iónico. Usted debe investigar cómo predecir las fórmulas de algunos compuestos.

La clasificación de las reacciones químicas más comunes es:

a) Combinación Simple: En la que dos o más sustancias elementales o compuestas se unen para formar otra más compleja. Por ejemplo la formación de Sulfuro de Zinc por unión directa del Azufre y el Zinc mediante la acción del calor.

b) Descomposición Simple: En este tipo de reacción sustancias compuestas se descomponen en dos o más sustancias simples. Por ejemplo la descomposición del Bicarbonato de sodio en Carbonato de sodio, Anhídrido carbónico y Agua.

c) Desplazamiento: En esta reacción un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto. Por ejemplo: el desplazamiento del ión ioduro en el yoduro de potasio por el ión cloruro.

d) Doble desplazamiento o doble sustitución: En este tipo de reacción dos compuestos en solución intercambian sus iones para formar dos compuestos nuevos. Por ejemplo las sales de Nitrato de plata y Cloruros de sodio en solución, intercambian sus iones, asÍ, los iones cloruro y plata forman un compuesto de Cloruro de plata que no se disuelve apreciablemente en agua, permaneciendo en solución los iones Nitrato y Sodio.

e) Neutralización: Esta ocurre cuando dos compuestos intercambian sus iones y la única reacción que tiene lugar es la unión de los iones Hidroxilo con los iones Hidronio para formar agua. El resultado de una reacción de neutralización da siempre Sal y Agua.

f) Hidrólisis: La palabra Hidrólisis significa “REACCIÓN CON EL AGUA”, ciertas sales y un gran número de compuestos orgánicos se hidrolizan. La hidrólisis de una sal se dice que es la reacción inversa de la neutralización.

58

Material Reactivos 1 Cápsula de Porcelana Ácido Clorhídrico 1 Pinzas para crisol Hidróxido de Calcio 1 Quemador de Bunsen Yoduro de potasio

10 tubos de ensaye Nitrato de plata 1 Pinzas para tubo de ensaye Benceno 1 Conexión de vidrio Carbonato de Sodio 1 Tapón de hule monohoradado Cloruro de Amonio 1 Pipeta graduada de 5 ml Acetato de Sodio 1Gradilla Sulfato de Aluminio

1Piseta Agua de Cloro 1Agitador Zinc en polvo

1Perilla Azufre en polvo Cinta de magnesio Bicarbonato de sodio Papel tornasol azul y rojo

TÉCNICA 1.-Reacción de Combinación: Mezcle con un agitador aprox. un gramo de Zinc en polvo con 0.5 gr. de azufre en polvo en una cápsula de porcelana y proceda como sigue: sujete con unas pinzas para crisol una cinta de magnesio de aproximadamente 4 cm. de longitud, enciéndala acercándola a la llama del mechero de bunsen y toque con el magnesio encendido la mezcla de azufre y zinc. Tenga mucho cuidado porque el magnesio arde rápidamente. Para comprobar que entre el azufre y el zinc se ha realizado una reacción química ponga el compuesto de sulfuro de zinc ya formado en un tubo de ensaye y agréguele a este, 20 gotas de ácido clorhídrico, observe y anote el olor del gas que se desprende. Anote sus observaciones.

2.-Descomposición Simple: En el tubo de ensaye que contiene bicarbonato de Sodio (1) coloque el tapón de hule con la conexión de vidrio sumergida en otro tubo que contiene solución de hidróxido de calcio (2). Proceda a calentar el tubo (1) al mismo tiempo que recibe los vapores del gas que se forma en el tubo (2). Observe el cambio químico e identifique el producto gaseoso. 3.-Reacción de Desplazamiento: A 20 gotas de KI, agregue 20 gotas de solución saturada de agua de cloro, para comprobar el desplazamiento del Yodo, agregue 10 gotas de Benceno y agite. Una coloración violeta probara la presencia de Yodo libre. Anote sus observaciones. 4.-Doble Sustitución o doble Desplazamiento: Coloque en un tubo de ensaye 20 gotas de nitrato de plata y agregue 20 gotas de ácido clorhídrico diluido. Identifique el precipitado de cloruro de plata que se ha formado y anote sus observaciones. 5.-Hidrólisis: Coloque en 4 tubos de ensaye debidamente etiquetados unos cristales de las siguientes substancias: a) carbonato de sodio, b) cloruro de amonio, c) acetato de sodio, d) sulfato de aluminio. Observe

59

Agregue agua para disolver. Ponga mediante un agitador de vidrio una gota de cada una de las soluciones anteriores sobre trocitos de papel tornasol azul y rojo. Observe el cambio de color que en cada caso experimenta el papel tornasol. Cuide lavar con agua destilada y secar el extremo empleado del agitador antes de introducirlo en cada tubo de ensayo.

CONCLUSIÓN:________________________________________________________________________________________________________________________________

Autoevaluación 1.- En la siguiente tabla escriba los nombres de los productos que se forman en cada reacción e

indique el tipo de reacción que se lleva a cabo; utilice una: C si la reacción es de Combinación D si la reacción es de Descomposición DD si la reacción es de Doble Desplazamiento N si la reacción es de Neutralización H si la reacción es de Hidrólisis DESP si la reacción es de Desplazamiento

Y, si no sucede nada escriba NO HAY REACCION

REACTIVOS PRODUCTOS TIPO DE REACCION

Zinc + Ácido sulfúrico diluido Zn + H2SO4

Zn SO4 + H2

Ácido clorhídrico + sol. De Nitrato de plata HCl + AgNO3

H NO3 + AgCl

Hidrocarbonato de sodio + Agua Na (HCO3) + H2O

NaOH + H2CO3

Cobre calentado el aire Cu + Δ

CuO

Clorato de potasio + calor 2 KClO3 + Δ

2KCl + 3 O2

Cobre + Ácido sulfúrico diluido. Cu + H2SO4

Cu2SO4 + H2

Hidróxido de Potasio + Ácido Clorhídrico KOH + HCl

KCl + H2O

60

2.- En la reacción de desplazamiento del Yodo ¿con qué fin se emplea Benceno?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.- ¿Cuál es la característica de una reacción química? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.- ¿Qué significa la palabra hidrólisis? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.- ¿Qué significa la palabra neutralización?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.- ¿Qué ocurre en la reacción de doble Sustitución? (No.4). _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ __________________________________________________________________

Bibliografía .

1. Química General Superior Masterton – Slowinski – Stanitski Págs. 69-72 Editorial Interamericana Mc Graw Hill

2. Experimentos de Laboratorio Piñón – Hernández – Méndez Págs. 45 –48 Publicaciones culturales, S.A.

3. Química General B.V. Nekrasov Págs. 285 – 287 Editorial MIR.


61

Alumno: ______________________________ Clave: _________ Maestro titular: ________________________ Fecha: _________

PRÁCTICA 10 ESTEQUIOMETRIA

OBJETIVOS:

Ø Que el alumno realice una reacción química considerando la estequiometria de esta basándose en una reacción de precipitación.

Ø Realizar los cálculos estequiométricos para determinar teóricamente y experimentalmente la cantidad de producto obtenido de la reacción.

Ø Comparar los valores experimentales obtenidos con los valores teóricos.

GENERALIDADES Los científicos observan cuidadosamente los fenómenos naturales especialmente asociados con los cambios químicos, estas observaciones se consideran como cualitativas, pero mas que la simple observación de estos cambios un científico pretende medir exactamente cuanto cambia la temperatura, el color la masa u otros cambios en las propiedades fisicoquímicas, le preocupa qué productos se forman y además qué cantidad de cada uno de ellos. Las observaciones de laboratorio de tipo cualitativo y las mediciones cuantitativas constituyen los hechos básicos de la química. Cuando dos sustancias dadas se combinan químicamente para producir determinada nueva sustancia, siempre lo hacen en relaciones fijas de peso, conocidas como relaciones estequiométricas. Para conocer las relaciones estequiométricas de las masa para los participantes en una reacción es necesario conocer:

Ø La ecuación química balanceada

Ø Las masas molares de los compuestos participantes.


62

El termino estequiometria se refiere al estudio de los aspectos cuantitativos de las fórmulas y las reacciones químicas. Se deriva del griego stoicheicon “parte o elemento” y metron “medida”. Las sustancias en una ecuación balanceada se relacionan entre sí mediante razones equivalentes estequiométricamente, que pueden emplearse como factores de conversión para encontrar las moles de una sustancia dadas las moles de otra. En problemas de reactivo limitante, se dan las cantidades de dos o mas reactivos y uno de ellos limita la cantidad de producto que se forma. El reactivo limitante no es necesariamente el reactivo presente en menos cantidad, sino el que forma menor cantidad de producto. En la práctica reacciones colaterales, reacciones incompletas y perdidas físicas resultan en un rendimiento real de producto menor que el rendimiento teórico que es una cantidad basada únicamente en la razón molar. Y entonces podemos hablar de un rendimiento porcentual (% rendimiento) es el rendimiento real expresado como un porcentaje del rendimiento teórico: %rendimiento= (rendimiento real / rendimiento teórico)x 100 Puesto que el rendimiento real debe ser menor que el teórico, el rendimiento porcentual siempre es menor al 100%. Los rendimientos teórico y real se expresan en unidades de cantidad de productos (mol) o masa (gramos).

Material 1 vaso de precipitado de 100ml 1 Embudo 1 Gradilla 1 Tubo de ensaye 1 Pipeta volumétrica de 2ml 1 Pipeta volumétrica de 10 ml 1 Piseta 1 vidrio de reloj 1 pinzas para crisol

Reactivos Solución de cloruro de bario 0.2M Acido Sulfúrico 1 M


63

TECNICA 1.- Medir 10 ml de BaCl2 0.2 M con pipeta volumétrica y verter en un vaso de precipitado de 100ml, agregar 2ml de H2SO4 1M. 2.- Observar la formación del precipitado de sulfato de bario. 3.- Anotar su número de equipo a un papel filtro y pesarlo. 4.- Hacer un cono con el papel filtro (ya numerado), colocarlo en el embudo para llevar a cabo la filtración del precipitado formado en el paso 1. 5.- Enjuagar el vaso de precipitado 2 veces con poco agua destilada y verterla en el embudo de filtración. 6. Una vez filtrada la solución llevar el papel filtro en el vidrio de reloj a la estufa de secado (previamente encendida a 80º C) durante 30 mn. 7.- Una ves seco el papel filtro pesarlo y por diferencia de peso obtener el peso del p.p. formado. Anote la ecuación balanceada de la reacción que realizó: _________________________________________________ Indique el tipo de reacción: _____________________________________________________ TABLAS DE RESULTADOS

Volumen de H2SO4

Moles de H2SO4

Volumen de Ba Cl2

Moles de BaCl2


64

Experimento No.

Moles de BaCl2

(n)

Precipitado formado

Rendimiento (%) Peso (g) Moles (n)

Teórico Experimental Teóricos Experimentales

1

2

3

4

5

ACTIVIDAD PREVIA Realizar un reporte de los siguientes conceptos:

Ø Mol Ø Peso molecular Ø Estequiometria Ø Leyes estequiométricas


65

CALCULOS Y OBSERVACIONES

manual de quimica agos-dic 2013.pdf

Documents