Manual de Quimica General

CENTRO UNIVERSITARIO INTERAMERICANO

MANUAL DE LAB. DE QUMICA GENERAL

ELABORADO POR: I.Q. RODRGUEZ SOTO SERAFN ROBERTO

AO 2010

Por un liderazgo moral e intelectual

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ContenidoIntroduccin Sesin 1. Materiales y reglas del laboratorio de qumica Sesin 2. Mediciones y Errores Sesin 3. Propiedades Fsicas de la materia Sesin 4. Propiedades Qumicas de la materia Sesin 5. Identificacin de los metales a la flama Sesin 6. Mtodos de separacin de mezclas I Sesin 7. Mtodos de separacin de mezclas II 3 6 8 16 20 25 27 30


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IntroduccinLa educacin en el rea de la qumica comprende dos mbitos, el terico que generalmente se desarrolla en los salones de clase y el experimental que se desarrolla en el laboratorio. ste ltimo es un espacio para que el alumno se encuentre de forma directa con los fenmenos asociados al comportamiento qumico de la materia de forma segura. Ambos aspectos de la enseanza son esenciales en la formacin de los estudiantes que sern los futuros profesionales de la Qumica tanto en lo acadmico como en la industria y los servicios en donde se apliquen conceptos y tcnicas propias de la Qumica. El presente Manual de Prcticas de Laboratorio de Qumica General est dirigido a estudiantes del primer semestre de la Licenciatura de Qumico Farmacobilogo del CEUNI. Con una formacin preliminar en el trabajo experimental en un Laboratorio. Sin embargo, considerando que en ocasiones durante el bachillerato no se tiene acceso a materiales, reactivos y aparatos adecuados, la primera sesin del presente manual introduce al alumno a los conceptos bsicos tanto de seguridad, material y equipos necesarios para el trabajo en el laboratorio de Qumica y el buen desarrollo de las prcticas. Los experimentos planteados en este manual se consideran a nivel microescala, en los que se pretende crear conciencia de la necesidad de manipular y desechar sustancias qumicas de forma apropiada y segura.

BITCORA DE LABORATORIO La bitcora de laboratorio es el cuaderno donde se registra el trabajo que se desarrolla en un laboratorio tanto en la industria como en la academia. En muchos casos es el nico registro del trabajo que como profesional de la qumica se ha hecho. Es un documento muy valioso. Como tal, la bitcora de laboratorio de estar organizada y completa de manera que pueda ser til a otra persona como material de referencia o consulta. Es importante hacer nfasis que el registro de datos y observaciones es una habilidad que se aprende; una persona adquiere una habilidad a travs de la prctica continua y disciplina. Una de nuestras responsabilidades en


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el curso de Laboratorio de Qumica General es iniciarte en el proceso para adquirir estas habilidades. Registro y Mantenimiento de una Bitcora de Laboratorio De preferencia la bitcora de cubrir las siguientes caractersticas: 1. Debe ser un cuaderno con las hojas fijas. No es recomendable una libreta de espiral o una carpeta con hojas sueltas, debido a que las hojas pueden ser insertadas o removidas de forma accidental o intencionalmente. Cualquiera de estas acciones puede llevar a no confiar en la autenticidad de tus datos. 2. Las pginas deben estar numeradas en la esquina superior de manera continua. 3. Todo lo que escribas en la bitcora debe ser con tinta permanente, los registros a lpiz pueden ser borrados y alterados, mientras que la tinta soluble puede correrse fcilmente. La clave para escribir una bitcora til es simplemente claridad en tu redaccin, organizacin y descripcin de los registros. Cometes un error al escribir una palabra, registrar un dato o en un clculo, simplemente tacha el error con una lnea y escribe la palabra correcta o el nmero correcto inmediatamente arriba del incorrecto. Es importante que alguien que revise tu bitcora se de cuenta de la naturaleza del error y su correccin. Favor de no usar corrector en la bitcora. Es esencial mantener un buen registro de todos los experimentos que

realices, no importa si al momento t lo juzgas como un xito o un fracaso. Te sorprender saber la frecuencia con que un experimento juzgado inicialmente como intil, ms tarde se comprueba que ha sido exitso en una forma no anticipada. Escribe tu nombre, direccin, correo electrnico y telfono en la cubierta frontal. En caso de extraviar la bitcora agradecers haber incluido la manera de localizarte. Deja las primeras hojas en blanco para escribir una Tabal de Contenido y un Glosario de Abreviaturas.


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OBJETIVO GENERAL: Familiarizar al estudiante con la metodologa, substancias y aparatos usados en el laboratorio de qumica, as como el manejo de los mismos. OBJETIVOS PARTICULARES: Determinar experimentalmente un conjunto de propiedades fsicas tales como conductividad, punto de ebullicin y densidad y que determina la diferencia entre un compuesto y otro. Que debe observar minuciosa y crticamente cada uno de los cambios ocurridos: olores, colores, gases, precipitados, liberacin o absorcin de calor, etc. como resultado de la formacin de nuevas sustancias al efectuarse una reaccin qumica. Reconvertir el cobre qumicamente puro del cual partimos inicialmente como una prueba de la habilidad en el laboratorio. Que el alumno, identifique los principales mtodos de separacin para reacciones qumicas.

DURACIN DEL CURSO:Sern 7 practicas, cada sesin ser 1 a la semana con 2 horas cada una (14 horas en total) y 7 horas de seminario.

CRONOGRAMA DE PRCTICAS:Se realizara un seminario por cada prctica que se tenga, la primera semana se realizara el seminario y la siguiente semana se realizara la prctica, as sucesivamente hasta cubrir el total de las mismas.

REPORTE DE PRCTICAS Portada


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Introduccin Objetivos Desarrollo de la practica Observaciones Conclusiones y resultados Bibliografa

BIBLIOGRAFA: FUNDAMENTOS DE QUMICA GENERAL: (TEORA, PROBLEMAS, CUESTIONES) AUTOR: Len Cohen EXPERIMENTACIN EN QUMICA GENERAL Joaqun Martnez Urreaga; Adolfo Narros Sierra; M Del Mar de la Fuente GarcaSoto; Frutos Pozas Requejo; Vctor Manuel Daz Lorente PRINCIPIOS DE QUMICA Caselles Pomares, Josefa QUMICA GENERAL (OBRA COMPLETA) Esteban Santos, Soledad; Navarro Delgado, Raquel


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PRCTICA 1

MATERIALES Y REGLAS DEL LAB. DE QUMICAINTRODUCCIN El laboratorio de qumica es un lugar donde se comprueban los principios qumicos y los conocimientos del material de laboratorio, y el desarrollo de tcnicas, son la condicin fundamental para desarrollar un buen trabajo prctico. Con la denominacin material de laboratorio se hace alusin al conjunto de enseres tiles, instrumentos de precisin y aparatos cientficos, los cuales se clasifican para su mejor estudio, teniendo en cuenta dos criterios generales.

A) Por clase de material empleado en su fabricacin tenemos material de: Vidrio Porcelana Metal Madera Corcho Goma Plstico Papel B) Por su uso Instrumentos de medicin Materiales para separacin de mezclas Equipo de separacin Materiales para calentamiento Materiales de soporte Por un liderazgo moral e intelectual 7

Materiales de conservacin Materiales de uso diverso Materiales de uso comn Materiales de uso especifico

OBJETIVO: Conocer los materiales de laboratorio y reglas bsicas de higiene y seguridad MATERIAL: Todo el material que se encuentre en el laboratorio. PROCEDIMIENTO 1. Se mostrara a los alumnos el material existente en el lab. De qumica, sealando las precauciones que se debe tener durante su manejo 2. construye una tabla en donde concentres la informacin recibida para cada material NOMBRE DEL MATERIAL USO O FUNCIN

CUESTIONARIO 1. A que se le denomina material de laboratorio? 2. Qu material se usa para medir volmenes? 3. investiga las caractersticas del vidrio PYREX 4. Menciona 5 reglas importantes para el laboratorio de qumica


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PRCTICA 2

MEDICIONES Y ERRORESOBJETIVOS DE APRENDIZAJE 1. Evaluar la exactitud de la medicin, en trminos del error absoluto y el error relativo. 2. Evaluar la precisin de las mediciones, relacionndola con la dispersin de los valores y determinando el valor de dicha precisin mediante el clculo de la desviacin estndar. 3. Examinar los criterios bsicos para reportar los resultados experimentales con un determinado nmero de dgitos y expresar cualquier resultado proveniente de una operacin matemtica, con el nmero de cifras significativas correspondientes. 4. Aplicar criterios de exactitud y precisin para la seleccin de un instrumento de medicin, ante cualquier situacin experimental.

REACTIVOS -Agua destilada -Muestra problema (solucin acuosa de cloruro de sodio, NaCl)

MATERIALES - Balanza analtica - Balanza granatara - Balanza digital -Probeta graduada de 10 ml -Pipeta volumtrica de 25 ml -Pipeta Graduada de 10 ml -Erlenmeyer de 125 ml -Termmetro


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PUNTOS DE INTERS Tipos de errores comunes en los laboratorios o Errores Determinados o Errores Indeterminados o Clculo de error y error porcentual Tratamiento estadstico de muestras finitas Concepto de: o Exactitud y Precisin o Media estadstica o Desviacin estndar

Uso de cifras significativas Calibracin de Instrumentos volumtricos Densidad

INTRODUCCIN En la mayora de los procedimientos experimentales se gasta mucho esfuerzo para reunir los datos y hoy en da la mayora se han convertido en datos cuantitativos; esto quiere decir que se derivan de mediciones. Cuando se realiza cualquier medicin es necesario considerar que se puede cometer errores y es importante desarrollar habilidades para evaluar los datos y sacar conclusiones que estn realmente justificadas. La mayora de las tcnicas que consideramos para dicha evaluacin de datos estn basadas en conceptos estadsticos. Cada vez ms se reconoce que los mtodos estadsticos son eficaces en la planificacin de los experimentos que darn la mayor informacin a partir del mnimo nmero de mediciones, y para abreviar los datos en tal forma que su significado se presente en forma concisa. Por otro lado y como punto muy importante, no debe esperarse que la estadstica disminuya la necesidad de obtener buenas mediciones, tomando en cuenta que los mtodos estadsticos son ms poderosos cuando se aplican a datos vlidos. Por un liderazgo moral e intelectual 1 0

En esta prctica es imposible examinar los fundamentos de la teora de probabilidad, en la cual se basa gran parte de la estadstica que se aplicar. Aqu debemos aceptar las conclusiones matemticas y probabilsticas y luego intentar ver como pueden ser tiles. ERRORES El trmino error se utiliza para referirse a la diferencia numrica entre el valor medido y el valor real. El valor real de cualquier cantidad es en realidad una abstraccin filosfica, algo que el hombre no est destinado a conocer, aunque los cientficos sienten que existe y piensan que pueden tener acceso a l, ms y ms estrechamente, cuando sus medicines llegan a ser ms refinadas. Errores determinados Los errores que pueden ser atribuidos a causas definidas, se llaman errores determinados o sistemticos. De acuerdo con su origen, tienen lugar debido a: a) el mtodo de anlisis que refleja las propiedades de los sistemas qumicos involucrados, b) la ineptitud del operador c) la avera de los aparatos de medicin que no le permiten funcionar de acuerdo a los estndares requeridos. Ejemplos de errores sistemticos son, el analista tiene una mala tcnica en la balanza, el material de vidrio est sucio, etc. Dentro de los errores determinados existe otro tipo, error instrumental, que es muy fcil de determinar en los instrumentos de medida analgica, dicho error se estima de la siguiente forma,A 2

E =

Donde A es la apreciacin del instrumento y puede determinarse a partir de la diferencia de las lecturas de dos valores marcados en el instrumento y el nmero de divisiones que existen entre ellos de acuerdo a:A= Lectura M ayor Lectura N de D ivisiones M enor

En algunos equipos volumtricos, empleados en qumica, tales como: pipetas volumtricas, el error cometido en la lectura es especificado por el fabricante;


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los cuales oscilan entre un 0,5% del volumen ledo, en equipos de precisin y un 10% en equipos menos precisos. Para los equipos digitales el error instrumental se toma el error en la ltima cifra que aparece en la pantalla. As por ejemplo, si en la pantalla aparece 12,04 el error instrumental ser 0,01 y se debe reportar: 12,04 0,01. Errores indeterminados Los errores que se clasifican como indeterminados son aquellos que ocurren a pesar de ser muy cuidadoso y meticuloso. Son errores fortuitos que no pueden reducirse ms. EXACTITUD Y PRECISIN Los trminos exactitud y precisin que en una conversacin ordinaria se utilizan muchas veces como sinnimos, se deben distinguir con cuidado en relacin con los datos cientficos ya que no significan lo mismo. Un resultado exacto es aquel que concuerda de cerca con el valor real de una cantidad medida. La comparacin se hace con frecuencia basndose en una medida inversa de la exactitud, que es el error (mientras ms pequeo es el error, mayor es la exactitud). El error absoluto es la diferencia entre el valor experimental y el valor real. Por ejemplo, si un analista encuentra 20,44% de hierro en una muestra que en realidad contiene 20.34%, el error absoluto (Ea) es Ea = 20,44% - 20,34% = 0,10% El error se expresa con mucha frecuencia como relativo al tamao de la cantidad medida, por ejemplo, en porcentaje. Aqu el error relativo (ER) esER = 0,10 % x 100 = 0,5 % 20 ,34 %

El trmino precisin se refiere a la concordancia que tienen entre s un grupo de resultados experimentales; no tiene relacin con el valor real. Los valores precisos pueden ser inexactos, ya que un error que causa desviacin del valor real puede afectar todas las mediciones en igual forma y por consiguiente no perjudicar su precisin. La precisin se expresa por lo general en trminos de la desviacin estndar. Este trmino se definir ms adelante. Como en el caso Por un liderazgo moral e intelectual 1 2

del error (mencionado anteriormente), precisin puede expresarse en forma absoluta o relativa. TRATAMIENTO ESTADSTICO DE MUESTRAS FINITAS Despus que se buscaron los errores determinados hasta donde fue posible y se tomaron todas las precauciones y se aplicaron las correcciones, se encuentra que las fluctuaciones restantes en los datos son, por naturaleza, al azar. Los resultados o datos dispersos de una manera al azar se analizan mejor por medio de las poderosas tcnicas de la estadstica. Nuestro objetivo ser ahora mostrar como se aplica un pequeo nmero de estas tcnicas y qu informacin nos proporcionan, ms all de lo que se puede observar o concluir con una inspeccin simple de los datos. Medidas de tendencia central La tendencia central de un grupo de datos es sencillamente el valor alrededor del cual los resultados individuales tienden a amontonarse. La media, x, es una medida de tendencia central y su clculo solo implica obtener el promedio de los resultados individuales:x =

in1 =n

Xi

Por lo general, la media es la medida ms til de la tendencia central. Tambin existe la mediana, que en un nmero impar de datos es el dato del medio y la moda que corresponde al dato que ms se repite. Hablando en trminos generales la mediana y la moda son medidas de tendencia central mucho menos eficientes que la media. Medidas de variabilidad Para un nmero finito de valores, la medida ms simple de variabilidad es el rango, el cual es la diferencia entre el valor ms grande menos el ms pequeo. Al igual que la mediana, el rango es til algunas veces en la estadstica de muestras pequeas, pero hablando en general, es una medida ineficaz de la variabilidad. Notemos, por ejemplo, que un resultado disparatado ejerce un fuerte impacto sobre el rango. En estadstica, la desviacin estndar es mucho ms significativa que el rango. Para un nmero finito de valores se utiliza el smbolo s para denotar la


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desviacin estndar. La desviacin estndar se calcula empleando la siguiente frmula.

S=

( xN i =1

i

x

)2

N 1

Si N es grande (digamos que 30 o ms), entonces, por supuesto, es imperceptible que el trmino en el denominador sea N-1 (lo cual es estrictamente correcto) o N, recuerde esta premisa al momento de realizar el clculo directo con la calculadora ya que la mayora posee ambas formas de dicho clculo. Cuando la desviacin estndar se expresa como un porcentaje de la media, se llama coeficiente de variacin, CV o desviacin estndar relativa, DSR:CV = DSR = s x 100 x

La desviacin estndar relativa suele proporcionar ms informacin que las desviaciones estndar absolutas ya que permite comparar variaciones de dos o ms grupos de datos independientemente de cada una de las medias o promedios. CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y REGLAS PARA EL CLCULO La mayora de los cientficos definen las cifras significativas como sigue: se dice que son cifras significativas todos los nmeros que son seguros. Es importante utilizar slo cifras significativas al expresar datos y resultados analticos con el objeto de reportar correctamente el error con el que se realizan las medidas o se obtienen los resultados. El empleo de muchas o muy pocas cifras significativas puede confundir a otra persona respecto a la precisin (repetitividad de una serie de datos) de los datos analticos. Al momento de reportar un resultado hay que tomar en cuenta el nmero de cifras significativas que posee la medida de la variabilidad. As por ejemplo si una media fue 2,6545678 y la desviacin estndar fue 0,0563456 se debe hacer un redondeo y reportar: 2,65 0,06.


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Igualmente, si hay que pesar 2,65 g de una muestra de Cloruro de Sodio en una balanza con una sensibilidad de 0,01 g, deber reportarse: 2,65 0,01 g CALIBRACIN DE INSTRUMENTOS VOLUMTRICOS Determinacin del verdadero volumen medido por el instrumento, a travs de la pesada del lquido asociada al volumen ledo. Debe tomar en cuenta la densidad del lquido.

TRABAJO EXPERIMENTAL EXPERIMENTO N 1 Determine la apreciacin y el error de los siguientes instrumentos: Cilindro Graduado 10 ml Cilindro graduado 25 ml Pipeta graduada de 10 ml Termmetro EXPERIMENTO N 2 o Tome un cilindro graduado de 25 ml y mida 25 ml de agua destilada. o Vierta el lquido en una fiola limpia previamente pesada. o Pese el conjunto y determine la masa de agua contenida en la fiola. o Determine el volumen medido de agua por el cilindro mediante la frmula: D = m m =V D V densidad del agua a la temperatura del laboratorio.

D

=

m = masa de agua contenida en la fiola V = volumen de agua medida por el cilindro o Realice la experiencia por triplicado.

EXPERIMENTO N 3 Tome una pipeta volumtrica de 25 ml, previamente acondicionada, y mida 25 ml de agua destilada. Determine, al igual que en el experimento anterior, el


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volumen medido por la pipeta a travs de la pesada del agua contenida en la misma. Realice la experiencia por triplicado. EXPERIMENTO N 4 Siguiendo los procedimientos anteriores, con la pipeta ya calibrada por usted, determine la densidad de una muestra problema que le ser entregada en el Laboratorio. Efectuar las determinaciones por triplicado. NOTA IMPORTANTE: Tome nota de los datos de densidad de los otros alumnos del curso y realice el tratamiento estadstico correspondiente. Para cada uno de los experimentos, 2, 3 y 4 determine: o La precisin de la medida expresada en funcin de la desviacin estndar y el coeficiente de variacin. o La exactitud del instrumento en funcin del error y porcentaje de error. (Tome como valor verdadero el volumen que reporta el fabricante, as para el cilindro graduado y para la pipeta volumtrica el valor verdadero ser 25,0 ml). o Calcular el error absoluto y la desviacin estndar para la densidad de la muestra problema del experimento 4. BIBLIOGRAFA Skoog, West y Hollard: (1994) Qumica Analtica. Edit. Mc. Graw Hill. Daniels, C. Harris (1992) Anlisis Qumico Cuantitativo. Grupo Editorial Iberoamrica. Gonzlez A., (1988) Mediciones y errores en el laboratorio.

PRCTICA 3


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PROPIEDADES FSICAS DE LA MATERIAINTRODUCCIN: Las propiedades de una sustancia se pueden dividir en dos clases: Propiedades fsicas Propiedades qumicas Las propiedades fsicas son las caractersticas inherentes de una sustancia que se pueden determinar sin alterar su composicin como son: color, olor, estado, densidad, punto de fusin y ebullicin y son de suma importancia para identificar y diferenciar una sustancia. Estados fsicos de la materia La materia existe en cuatro estados: solid, lquido, gas y plasma. Estos son explicados por la teora cintica molecular, que afirma que toda la materia esta constituida por partculas pequeas (tomos, molculas o iones) en constante movimiento. Es estado fsico de una sustancia, a temperatura ambiente y una presin atmosfrica estndar, depende, principalmente, de la naturaleza de los enlaces en la sustancia. Los compuestos inicos poseen cargas elctricas que sujetan a los iones entre si debido a intensas fuerzas electrostticas, lo que ocasiona que sus partculas se encuentran tan estrechamente unidas, que se muevan a una distancia equivalente a solo una fraccin de sus dimetros antes de chocar, lo que da origen al estado solid de forma y volumen definido. Las partculas de los lquidos poseen un tipo de movimiento vibratorio que les permite un mayor espacio entre estas y con esto un cambio de posicin relativa. Por lo tanto, los lquidos a pesar de tener un volumen definido, asumen la forma de sus envases. Las partculas de los gases son independientes unas de otras; por lo tanto, viajan completamente al azar. Los gases asumen la forma y volumen de sus envases.


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De acuerdo con la teora cintica si se aumenta la temperatura de un solid, la velocidad de sus partculas debe aumentar y con esto la fuerza de sus choques; por lo tanto, se obligan a separarse mas. Si la temperatura de un solid aumenta lo suficiente, las molculas se separan a tal distancia que se deslizaran unas sobre otras. El arreglo ordenado del slido se descompone y ocurre el cambio de fusin. Punto de ebullicin Un lquido y su vapor pueden estar en equilibrio en un recipiente cerrado. A medida que aumenta la temperatura del lquido, la presin de vapor aumenta, debido al aumento de energa cintica. Cuando la energa cintica de las molculas es lo suficientemente grande como para sobreponerse a la presin interna del lquido (debido a la presin atmosfrica), las molculas chocan con la suficiente violencia para separarse una de otras, en este punto, el lquido esta hirviendo. El punto de ebullicin normal es la temperatura a la cual la presin de vapor es igual, a la presin atmosfrica. La temperatura es una funcin de la presin.

OBJETIVO: Determinar experimentalmente un conjunto de propiedades fsicas tales como conductividad, punto de ebullicin y densidad y que determina la diferencia entre un compuesto y otro

DENSIDAD MATERIAL Balanza granataria Densmetro para alcohol Probeta graduada Trozos de diversos metales Bernier METODOLOGA DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DE AGUA Y ETANOL POR UN AREMETRO REACTIVOS Agua Etanol Acetona


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1. a una probeta graduada adicionarle 200 ml del liquido problema 2. introducir cuidadosamente el aremetro correspondiente a la probeta. El aremetro flotara verticalmente 3. cuando el aremetro ha alcanzado el equilibrio con el liquido, la profundidad hasta la cual se sumerge el vstago se lee en la escala especifica (observar las unidades de lectura indicadas en el aremetro) DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DE UN SOLID 1. Pesar el solid en la balanza granataria 2. si el solid es regular el volumen se determina por el mtodo geomtrico 3. en casos contrarios (slidos irregulares), se agrega un volumen conocido de agua a una probeta graduada (v1). sumergir el slido en la probeta provocando un desplazamiento del lquido a un nuevo volumen (v2). La diferencia v2-v1 es el volumen del slido

4. La densidad esta expresada como: d= m/ v2-v1 PUNTO DE EBULLICIN MATERIAL Soporte universal Mechero Bunsen Rejilla de asbesto Tripie Pinzas REACTIVOS Aceite Acetona Alcohol Etlico METODOLOGA En un tubo de ensaye colocar aproximadamente 3 ml. De la muestra, montar el aparato de la figura siguiente. Agua Vaso de precipitado Termmetro de mercurio Tubo de ensaye Mortero Tapones con orificio


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El vaso de precipitado se llena hasta la mitad con agua y se prende el mechero, dentro del vaso se introduce el tubo de ensaye (bao maria) y se

registra la temperatura de ebullicin de cada sustancia.

MEDICIN DE CONDUCTIBILIDAD Coloca aproximadamente 25 ml. De las muestras liquidas en un vaso de precipitado. Introduce el conductimetro y registra la conductibilidad elctrica. Es importante que los electrodos del dispositivo se laven perfectamente con agua destilada al cambiar de muestra. REPORTE DE PRCTICA Vaca los datos en la tabla siguiente TABLA DE PROPIEDADES FSICAS EXPERIMENTALES Material Peso molecular Conductividad elctrica densidad p.e

PRCTICA 4


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PROPIEDADES QUMICAS DE LA MATERIAINTRODUCCIN En una reaccin qumica, a las sustancias iniciales a las sustancias que intervienen en la reaccin se le llaman reactivos y las sustancias formadas productos. Durante la reaccin los tomos, molculas o iones interactan y se reacomodan para formar los productos. En este proceso se rompen enlaces qumicos y se forman otros. La mayora de las sntesis qumicas involucran la separacin y purificacin de los productos deseados de aquellos indeseados pero producidos en una reaccin. Algunos mtodos de separacin, tales como la filtracin, sedimentacin, decantacin, extraccin, sublimacin, destilacin, cromatografa, cristalizacin. Etc. Son utilizados para separar los componentes de una reaccin. En este experimento algunos de estos mtodos sern utilizados. Al mismo tiempo estaremos realizando dos tipos fundamentales de reacciones qumicas, aquellas donde sucede la transferencia, perdida o ganancia de electrones (reacciones redox), y aquella donde no existe variacin en el estado de oxidacin de los componentes pero si la reorganizacin e intercambio de tomos llamado mettesis. A travs de estas reacciones qumicas observaremos como los tomos de cobre forman diferentes compuestos, adoptan diferentes colores y formas, pero al final del ciclo de reacciones obtendremos el elemento original con sus caractersticas fsicas y qumicas; esto ser en la prueba de la validez de la ley de la conservacin de la materia. Las reacciones qumicas involucradas son:


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Cada una de estas reacciones se realiza completamente. Las reacciones de mettesis tambin suceden completamente, sin embargo, uno de los componentes es eliminado de la solucin, ya sea por la formacin de un gas o de un precipitado insoluble. Este es el caso para las reacciones 1,2 y 3, donde la reaccin 1 y 3 se desprende un gas, y en la 2 un precipitado insoluble es formado. La reaccin 5 sucede completamente porque el zinc tiene baja su energa de ionizacin o un potencial de oxidacin mayor que el cobre. OBJETIVO: Observar los cambios, color, transformaciones de estado y desprendimiento de gases como resultado de la formacin de nuevas sustancias al efectuarse una reaccin qumica. Reconvertir el cobre qumicamente puro del cual partimos inicialmente como una prueba de la habilidad en el laboratorio. MATERIAL Y REACTIVOS 3 matraces Erlenmeyer de 250 ml Vaso de precipitado 1 tapn Pipeta Mechero de Bunsen Capsula de porcelana Agitador de vidrio Arillo de hierro Balanza Mallas de zinc 1 globo Parrilla PROCEDIMIENTO REACCIN DE COBRE 1. Pesar aproximadamente 0.5 gr de alambre de cobre y ponerlo en un matraz Erlenmeyer de 250 mg. Agregar de 4 a 5 ml HNO3 (Ac. Ntrico) concentrado al matraz y cubrirlo. Despus de que la reaccin se haya completado, agregar 100 ml de agua destilada. Describir la 0.5 gr de alambre de cobre cido ntrico concentrado Hidrxido de sodio 3 M cido sulfrico 6 M Metanol y acetona Fenoftaleina Magnesio Solucin de hidrxido de bario


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reaccin como el cambio de color, el desprendimiento de un gas, cambio de temperatura (exotrmica o endotrmica). 2. Agregar 30 ml de hidrxido de sodio 3 M a la solucin en su matraz y describir la reaccin. Agregar 2 o 3 perlas de ebullicin y cuidadosamente calentar la solucin, agitar lentamente con una varilla de vidrio hasta que se observen los cambios. 3. Dejar que el CuO negro que se formo en la reaccin se asiente entonces decantar con cuidado el liquido sobrenadante. Agregar unos 150 ml de agua caliente destilada nuevamente dejar que el CuO se asiente. Decantar una vez ms, en este paso podemos eliminar el NaNO3 formado en la reaccin con el NaOH. 4. Ahora agregar 15 ml de H2SO4 medianamente concentrado para realizar la reaccin (4). 5. Finalmente agregar unos 2 gramos de zinc metlico en polvo y cubrir el matraz, agitar continuamente hasta que se forme un lquido claro. Describir lo que se observa en esta reaccin. Cul es la presin en la solucin? Qu gas estar desprendiendo? Calentar la solucin suavemente y luego dejarla enfriar. 6. Cuando el desprendimiento de gas haya cesado, decantar la solucin y transferir el precipitado a una capsula de porcelana. Lavar el cobre con porciones de 5 ml de agua destilada, dejar que se asiente y decantar la solucin, repetir la operacin unas 3 veces. Con este procedimiento podemos eliminar ZnSO4 formado en la reaccin 5. 7. Ahora lavar el cobre resultante con 5 ml de Metanol (Cuidado el metanol es inflamable) dejar que el cobre se asiente, y decantar el metanol (tambin es txico). 8. Finalmente, lavar el precipitado con 5 ml de acetona, dejar que el precipitado se asiente, y decanta r la acetona del precipitado. Preparar un bao de vapor como se ilustra en la figura 1 y secar el producto en su bao de vapor al menos durante 5 minutos. 9. Pesar con precisin todo el cobre que se haya recuperado y determinar su rendimiento


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REACCIONES DEL MAGNESIO 1. Tomar con unas pinzas para tubo de ensayo un pedazo de cinta de magnesio y colocarlo en la flama del mechero hasta que aparezca un destello de luz blanca. 2. Introducir la cinta de magnesio en un vaso de precipitado con aproximadamente completamente. 3. Agregar 2 gotas de fenoftaleina. Observar. 4. Medir el PH de la solucin restante. 5 ml de agua. Agitar hasta disolver

REACCIN DE NaHCO3 1. En un matraz Erlenmeyer de 250 ml agrega 30 ml

de agua. Coloca un globo en la boquilla de una pipeta e introdcela en un tapn horadado 2. 3. Vaca el contenido de un Alka Seltzer en el matraz y Cuando la reaccin haya finalizado (fin del burbujeo) tapa rpidamente con el tapn. Observa. saca rpidamente la pipeta evitando en lo posible la prdida de gas. Introdcela en un vaso de precipitado con solucin de Ba(OH)2 y observa o que sucede.

1.

REACCIN CON AZCAR Coloca en un vaso de precipitado 5 g de azcar. Con una probeta agrega poco a poco cido clorhdrico concentrado. Registra tus observaciones.

CUESTIONARIO 1. Da ejemplos, diferentes a la lista de experimentos, de oxido, reduccin y de mettesis. 2. Escribe las ecuaciones que presentan las reacciones del magnesio, NaHCO3 y azcar. Por un liderazgo moral e intelectual 2 4

3. Balancea las reacciones qumicas de esta prctica 4. Qu es una reaccin exotrmica y una reaccin endotrmica? 5. Qu evidencias fsicas o qumicas hicieron precisar que ocurra una reaccin qumica?

PRCTICA 5

IDENTIFICACIN DE LOS METALES A LA FLAMAINTRODUCCIN:


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Los metales son sustancias cuyos tomos por lo general contienen uno o dos electrones en su configuracin electrnica externa. Al reaccionar tienden a formar inicos por transferencia de electrones. Son muy activos por ceder electrones fcilmente y emiten luz al excitarse, produciendo llamas de diversos colores. Esta propiedad se utiliza para identificarlos.

OBJETIVO: Conocer la llama caracterstica de algunos metales MATERIAL: Mechero bunsen Alambre de platino Vidrio de cobalto Vidrios de reloj Capsulas de porcelana Nitratos o cloruros de los siguientes mtale: sodio, potasio, calcio, bario, litio, cobre y estroncio Acido clorhdrico

METODOLOGA 1. Se limpia el alambre de platino y se introduce en la flama del mechero Bunsen, humedecido previamente en acido clorhdrico que debe estar en la capsula 2. Si la llama presente una coloracin, se humedece y se calienta varias veces el alambre de platino hasta que la flama ya no se coloree 3. Cuando el alambre de platino este limpio se humedece con acido clorhdrico limpio y se tomo una pequea muestra de las diferentes sales, se introduce el alambre en la flama y se anota la coloracin que se adquiere


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4. Se limpia nuevamente el alambre y se repite el experimento anterior con cada una de las 6 sustancias siguientes 5. Construye un cuadro de observaciones para anotar tus datos. 6. Dibujas las llamas y coloralas de acuerdo a la sustancia que lo produce.

CUESTIONARIO 1. De que estn formadas las sales? 2. Cul es el nombre y la formula del radical de los nitratos? 3. Qu son los iones? 4. Qu es un anin y un catin?

PRCTICA 6 MTODOS DE SEPARACIN DE MEZCLAS OBJETIVO: Conocer las tcnicas ms utilizadas para la separacin de mezclas lquidaslquidas, slidas-lquidas y slidas-slidas. MATERIAL Y REACTIVOS


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Vaso de precipitado de 100 ml Agitador Embudo de filtracin Matraz elernmeyer de 125 ml Cpsula de porcelana Vidrio de reloj Embudo de decantacin Probeta de 25 ml Esptula Arena Sal Aceite Imn Zinc metlico PROCEDIMIENTO. A) MTODO DE FILTRACIN 1.- En un vaso de precipitado de 100 ml pese 5 gr. de NaC1 y 5 gr. De arena. 2.- Aada 20 ml de agua de chorro y mezcle con el agitador. Observe como cambia la apariencia de la arena y el cloruro de sodio al combinarlos con agua. 3.- Doble el papel de filtro previamente pesado, bralo formando un cono y colquelo en el embudo 4.- Coloque el embudo en un matraz Erlenmeyer. Vierta la mezcla preparada sobre el papel cuidadosamente, transfiera todos los residuos de arena arrastrando con agua. 5.- Al final vierta agua sobre el papel de filtro para que baje hasta el matraz erlenmeyer. 6.- Vierta el lquido filtrado en una cpsula de porcelana (debe pesarla previamente) e introdzcala en la estufa por una hora aproximadamente hasta alcanzar la sequedad. Deje enfriar la cpsula y pselo. Anote sus observaciones.


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7.- Coloque el papel de filtro con la arena en un vidrio de reloj e introdzcalo en la estufa junto con la cpsula de porcelana. Deje enfriar y pselo. Anote sus observaciones. B) DECANTACIN DE LOS LQUIDOS 1.- En un vaso de precipitado 100 ml coloque 10 ml. De aceite vegetal y 20 ml. De agua. Agite cuidadosamente con el agitador y anote sus observaciones. 2.- Transfiera la mezcla a un embudo de separacin. Intente transferir todo el aceite arrastrndolo con ms agua. 3.- Tape el embudo de separacin y deje reposar por 10 minutos, luego quite el tapn abra la llave del embudo y deje salir el agua. Al aproximarse al nivel del aceite reduzca la velocidad de salida del lquido. 4.- Cuando slo quede aceite en el embudo transfiralo a una probeta de 25 ml., anote el volumen obtenido. C) DECANTACIN DE LQUIDO SLIDO 1.- En un vaso de 100 ml. Adicionarle 50 ml. De agua y preparar una solucin sobresaturada con arena, agitando lo mas que se pueda con el agitador 2.- Luego dejar reposar hasta que se separen las dos fases de agua y arena 3.- Ya que estn las dos fases completamente separadas eliminar el agua, inclinando el vaso de precipitado cuidadosamente sin que la arena se salga del mismo. 4.- Sacar la arena con una esptula y pesarla D) IMANTACIN 1.- Pesar 5 gr. De arena y 5 gr. De zinc metlico en un vaso de precipitado de 100ml 2.- Agitar perfectamente con un agitador hasta que los dos slidos queden bien mezclados. 3.- Luego de que estn mezclados pasarlos a un pedazo de papel aluminio 4.- Utilizando un imn realizaremos la separacin de la mezcla, hasta obtener todo el zinc metlico 5.- Se pesan los dos slidos separados para ver si se obtuvieron las cantidades pesadas al inicio.


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PRCTICA 7 MTODOS DE SEPARACIN DE MEZCLAS (DESTILACIN) OBJETIVO:


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Que el alumno, aprenda a armar el equipo de destilacin y el funcionamiento del mismo. Material y reactivos Matraz de destilacin de 250 ml Matraz erlenmeyer de Refrigerante simple Termmetro, mangueras y bomba de Recirculacin de agua. Soporte universal y tapones Pinzas de tres dedos Capsula de porcelana Papel filtro Mechero buncen 125 ml perlas de ebullicin Telas de asbesto Arillo metlico Nitrato de plata Refresco de cola 1 globo

Metodologa

Destilacin de un refresco de colaColoca un globo en la boquilla de un refresco de cola, gira la botella 180 grados de manera que el contenido del lquido se encuentre en su totalidad en el globo; regresa nuevamente el contenido a la botella. Se observa que el globo se infla con el contenido del CO2 disuelto, repite la misma operacin hasta eliminar el CO2. Coloca una muestra de refresco aproximadamente 100 ml en el matraz de destilacin, taparlo con el tapn orodado y colocar el termmetro, proceder la destilacin, con lo que comprobaras que un refresco de cola tiene como componente mayoritario agua. Para comprobar la dureza del agua obtenida 3 gotas de AgNO3 y observa el color.


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termmetro tubo refrigerante T C agua

matraz destilado agua fra

recolector

Cuestionario 1. Investigar tres mtodos de separacin de mezclas y comentar en que propiedad fsica de la materia se basa dicho mtodo para la separacin de los componentes. 2. Qu hace diferente a una mezcla de un compuesto? 3. Explica brevemente el mtodo de separacin cromatografico. 4. Enuncia 3 aplicaciones prcticas de la cromatografa. 5. Actividad: Explica el siguiente esquema e indica como separar a) Dos slidos solubles en agua b) Dos lquidos miscibles


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c) Dos lquidos inmiscibles. d) Un lquido y un slido soluble en el. e) Un slido de un lquido soluble en l. f) Un slido de un lquido insoluble en l


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Manual de Quimica General

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