“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

OBJETIVOS

a) Mostrar e indicar el uso correcto del material e instrumentos a utilizarse en el desarrollo de las prácticas del laboratorio de química general.

b) Descripción y uso del mechero Bunsen.c) Medición de volúmenes y determinación de errores.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

PRECISIÓN, EXACTITUD Y VERACIDAD

Primero que todo comenzamos definiendo precisión, exactitud y veracidad.

Aunque en el lenguaje de calle, ambos términos son sinónimos, sin embargo, metrológicamente, los términos exactitud y precisión, aunque relacionados entre sí, no deben intercambiarse, ya que la diferencia entre ambos es significativa.

El Vocabulario Internacional de términos fundamentales y generales de Metrología (VIM) define el término exactitud como el grado de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurando, haciendo hincapié en que el término exactitud es cualitativo y que no se utilice el término exactitud en lugar de precisión. Sin embargo, este último término no aparece definido en el VIM, por lo que tomamos su definición y ligazón con el término exactitud de la norma UNE 82009-1, equivalente a la ISO 5725-1.

En esta norma, el término exactitud engloba a la veracidad y a la precisión, pudiendo escribirse: EXACTITUD = VERACIDAD + PRECISIÓN

La veracidad, definida como el grado de coincidencia entre el valor medio obtenido de una gran serie de resultados y un valor aceptado como referencia, viene expresada usualmente en términos de sesgo, definiéndose este como la diferencia entre el valor medio obtenido y un valor aceptado como referencia (por ejemplo, un valor convencionalmente verdadero del mensurando). El sesgo es pues el error sistemático total, por oposición al error aleatorio, pudiendo existir uno o más errores sistemáticos contribuyendo al sesgo. A mayor error sistemático respecto al valor aceptado como referencia, mayor sesgo, y viceversa.

Por su parte, la precisión se define como el grado de coincidencia existente entre los resultados independientes de una medición, obtenidos en condiciones estipuladas, ya sea de repetibilidad, de reproducibilidad o intermedias. Así pues, la precisión depende únicamente de la distribución de los resultados, no estando relacionada con el valor verdadero o especificado. La precisión se expresa generalmente a partir de la desviación típica de los resultados. A mayor desviación típica menor precisión.

ERRORES

El error de medición se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios y están relacionados con la precisión del instrumento.

Atendiendo a su naturaleza los errores cometidos en una medición admiten una clasificación en dos grandes vertientes: errores aleatorios y errores sistemáticos.

Error aleatorio: no se conocen las leyes o mecanismos que lo causan por su excesiva complejidad o por su pequeña influencia en el resultado final. Para conocer este tipo de errores primero debemos de realizar un muestreo de medidas. Con los datos de las sucesivas medidas podemos calcular su media y la desviación típica muestral. Con estos parámetros se puede obtener la Distribución normal característica, N[μ, s], y la podemos acotar para un nivel de confianza dado. Las medidas entran dentro de la campana con unos "no" márgenes determinados para un nivel de confianza que suele establecerse entre el 95% y el 98%.

Error sistemático. Permanecen constantes en valor absoluto y en el signo al medir, una magnitud en las mismas condiciones, y se conocen las leyes que lo causan. Para determinar un error sistemático se deben de realizar una serie de medidas sobre una magnitud Xo, se debe de calcular la media aritmética de estas medidas y después hallar la diferencia entre la media y la magnitud X0.

Error sistemático = | media - X0 |

LLAMA

La llama se define como la combustión de gases y vapores a altas temperaturas, cuyo volumen será el espacio ocupado por estos reactantes durante la combustión.

Se pueden clasificar en dos tipos principales: luminosas y no luminosas.

La llama luminosa: Emite luz porque contiene partículas sólidas que se vuelven incandescentes debido a la alta temperatura que soportan. La llama luminosa se produce cuando el aire que entra al mechero es insuficiente. Se puede observar la formación de carbón (hollín).

La llama no luminosa: Se consigue debido a un íntimo contacto entre el aire y el gas antes de efectuarse la combustión, de tal manera que casi no se producen partículas sólidas incandescentes porque la combustión es completa.

EQUIPOS Y MATERIALES USADOS EN EL LABORATORIO

Vasos de precipitados Tubos de ensayo Mechero

Probetas Rejillas

DIAGRAMA DE FLUJO

RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

Tubo de ensayo Volumen total ml Volumen 3ml Volumen 7ml Volumen 10mlPequeño 9.2 2.8 7.2Mediano 28 2.2 6.4 13Grande 55 1.8 6.2 15

CÁLCULOS, RESULTADOS CORREGIDOS

OBSERVACIONES

EXPERIMENTO N°1: ESTUDIOS DE LA LLAMA

PASO 1:

Exposición de un pedazo de porcelana a los dos tipos de llama:o Primera exposición a la llama no luminosa de la porcelana produciéndose solo

un calentamiento.o Seguida de una exposición a la llama luminosa, se forma un residuo oscuro

(hollín).o A continuación, una segunda exposición a la llama no luminosa “desaparece”

el hollín previamente formado.

PASO 2:

Exposición de cartulina húmeda a los dos tipos de llama:

o Llama no luminosa: la cartulina se quema rápidamente.

o Llama luminosa: la cartulina se quema más lentamente.

PASO 3:

Exposición de una rejilla metálica a los dos tipos de llama:o En este experimento se pudo observar que el área de enrojecimiento en la

rejilla variaba al cambiar la posición de esta sobre la llama. Si acercamos la rejilla, el enrojecimiento va desapareciendo; mientras que si alejamos la rejilla, el enrojecimiento es más pronunciado.

o Con este experimento se pudo comprobar la existencia de las zonas de la llama.

PASO 4:

Experimento del fósforo y el alfiler:o Este experimento consiste en atravesar un alfiler cerca a la cabeza del fósforo,

este se coloca sobre el mechero y se observa que el fósforo no prende al instante.

o Esto demuestra la existencia de la zona fría de la llama.o Sin embargo observamos que después de un tiempo logra encenderse el

fósforo, pero esto es debido al calor de las zonas que bordean la zona fría.

PASO 5:

Experimento con el tubito de vidrio:o Al colocar un tubito en la zona fría formando un ángulo de 45° con la

horizontal y un fósforo encendido al otro extremo del tubito, pudimos observar un pequeño incremento en la llama. Sin embargo no podemos precisar si esa variación en el tamaño de la llama es consecuencia del experimento o simple acción del oxígeno en el ambiente.

RECOMENDACIONES

La única recomendación pertinente sería que siga las indicaciones del jefe de prácticas y siempre utilizar los elementos de protección adecuados.

CONCLUSIONES

EXPERIMENTO N°1:

La llama luminosa es producto de una combustión completa; mientras que la llama luminosa, de una combustión incompleta (presencia de hollín).

La llama luminosa es menos intensa que la llama luminosa. Las llamas poseen diferentes zonas que varían en su intensidad calorífica: zona fría,

cono interno y cono externo.

EXPERIMENTO N°2:

1. Producto de las mediciones y de los errores calculados, podemos llegar a la conclusión que mientras un instrumento de medición posea menores dimensiones, es más preciso y disminuye el error.

CUESTIONARIO Nº1

1. Explique el modo de uso de la probeta y sus consideraciones para una adecuada medida.

o Antes de usar la probeta para medir volúmenes, limpiarla en todo su interior y exterior.

o Introducimos el líquido a medir hasta la graduación deseada.o Si se pasó vuelque el líquido y repita nuevamente el paso anterior.o La probeta debe estar a la altura de la vista en el momento de hacer la lectura.o Para leer correctamente la probeta debe observar la parte inferior del

menisco. Esto dará la medida más precisa de volumen porque los líquidos tienden a pegarse a los lados de la probeta. Las probetas plásticas no forman menisco al echarles agua. Si usa una probeta plástica y no se nota el menisco, lea el volumen al nivel del líquido.

2. Cuáles serán las ventajas y/o desventajas de uso de Pipeta y Bureta, hacer ejemploso Pipeta:

Ventajas: permite medir volúmenes de líquidos con bastante precisión.

Desventajas: Al aumentar la capacidad de volumen en la pipeta, aumenta el límite de error.

o Bureta: Ventajas: permite saber con gran exactitud, la cantidad de base que se

ha necesitado para neutralizar un ácido. Desventajas: Al ser la medición tan exacta, el paso mínimo de una gota

puede afectar la solución volviéndose prácticamente incorregible.3. Con que instrumentos se realiza la medición de la densidad de un líquido, explique el

principio que aplica para su uso.o Densímetro: Su funcionamiento se basa en el principio hidrostático del

matemático e inventor griego Arquímedes , que establece que cualquier cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje hacia arriba igual a la masa del líquido desalojado.

o Picnómetro: el método para hallar se basa en la gravimetría, que permite determinar la cantidad de una sustancia midiendo su peso. Además ya conocemos su volumen, finalmente podemos conocer su densidad.

4. Realice una reseña sobre el mechero Bunsen

Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en laboratorios científicos que se usa siempre que se requiere contar con una fuente de calor, ya sea para producir, acelerar una reacción química, calentar, efectuar un cambio físico y esterilizar muestras o reactivos químicos.

Se utiliza mucho en los laboratorios debido a que proporciona una llama caliente, constante, sin humo y que no produzca depósitos de hollín al calentar objetos.

Debe su nombre al químico alemán Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), que adaptó el concepto de William Faraday del quemador de gas en 1855 y popularizó su uso.

El quemador tiene una base pesada en la que se introduce el suministro de gas. En la parte inferior del tubo vertical por el que el gas fluye atravesando un pequeño agujero en el fondo de tubo y un anillo metálico móvil o collarín también horadado. Ajustando la posición relativa de estos orificios (cuerpo del tubo y collarín respectivamente), los cuales pueden ser esféricos o rectangulares, se logra regular el flujo de aire (gracias al efecto Venturi) que aporta el oxígeno necesario proporcionando una mezcla inflamable a la salida delos gases en la parte superior del tubo donde se produce la combustión conformación de llama en la boca o parte superior del tubo vertical.

La cantidad de gas y por lo tanto de calor de la llama puede controlarse ajustando el tamaño del agujero en la base del tubo. Si se permite el paso de más aire para su mezcla con el gas la llama arde a mayor temperatura (apareciendo con un color azul). Si los agujeros laterales están cerrados el gas solo se mezcla con el oxígeno atmosférico en el punto superior de la

combustión ardiendo con menor eficacia y produciendo una llama de temperatura más fría y color rojizo o amarillento. Cuando el quemador se ajusta para producir llamas de alta temperatura éstas, de color azulado, pueden llegar a ser invisibles contra un fondo uniforme.

5. Observar atentamente las llamas luminosa y no luminosa y anote.a) Su forma generalb) Su colorc) Si hay algunas partes de la llama igual del resto

Llama luminosa:

Es una llama bastante luminosa pero irradia poco calor. Presenta un color amarillento. Se observa la emisión de hollín. La llama en sí es homogénea.

Llama no luminosa:

Es una llama poco luminosa, sin embargo irradia bastante calor. La llama presenta un color azul pálido. Se nota una clara diferencia entre la parte más interior e inferior de la llama y la parte

superior y exterior, siendo la primera un celeste más intenso.

6. Cuándo se produce la llama azulina no luminosa y cuándo la llama luminosa.

La llama luminosa se produce cuando el aire que entra al mechero es insuficiente, produciéndose una combustión incompleta. Por el contrario, la llama no luminosa se produce como consecuencia de una combustión completa.

7. Explique la presencia de partículas de carbón en la llama luminosa. Escribir las ecuaciones balanceadas en ambos tipos de llama.

 La presencia de partículas de carbón de debe a la insuficiencia de oxígeno en la combustión, el carbono del combustible no se oxida completamente produciéndose derivados del carbono como el hollín y monóxido de carbono.

C3H8 + 3O2 3CO2 + 4H2O Llama no luminosa

C3H8 + 3O2 2CO + C + 4H2O Llama luminosa

8. Explicar por qué se llama zona oxidante y zona reductora y en qué lugar de la llama se encuentra.

Zona Oxidante:

Se denomina zona oxidante ya que es la zona en la que se produce la oxidación de un metal al calentarlo, debido a la abundancia de oxígeno. Esta zona se ubica en el cono externo de la llama.

Zona reductora:

Se denomina zona reductora porque en esta zona se producen las primeras reacciones para la combustión en la que produce la reducción de un metal al calentarlo ya que hay poco oxígeno.

9. Cuáles son las partes más frías y más calientes de la llama y a que se debe la diferencia de temperatura.

Las partes más calientes existen en el cono externo debido a que en esta zona el oxígeno se mezcla completamente con el gas combustible, despidiendo energía en forma de calor.

Las partes más frías existen en el cono interno debido a que en esta zona el oxígeno no se encuentra mezclado completamente con el gas combustible, originando una cantidad menor de energía calorífica.

CUESTIONARIO Nº2

BIBLIOGRAFIA

Química Analítica Gary D. Christian 6th 2009