UNIVERSIDAD NACIONAL

ABIERTA Y A DISTANCIA

358081 BALANCE MSICO Y ENERGTICO DE PROBLEMAS AMBIENTALES

Protocolo de prcticas de laboratorio

IDENTIFICACION DE LA PRCTICA

Nombre de curso Balance msico y energtico de problemas ambientales

Cdigo de curso 358081

Crditos del curso 3 Crditos

Valor de esta actividad prctica

150 Puntos

Nombre del director de curso

Janet Bibiana Garca Martnez

Correo institucional del director del curso

Janet.garcia@unad.edu.co

Contacto del director de curso

(7) 6358577 ext.: 1047025 Cell: 3122662777

CEAD al que pertenece Bucaramanga

Espacio donde se debe desarrollar la prctica

Laboratorio

Objetivos de la prctica Evaluar la aplicacin de los conocimientos adquiridos por el estudiante en todas las lecciones del curso, mediante el desarrollo de prcticas de laboratorio.

Justificacin de la prctica

Todo conocimiento debe ser afianzado en el entorno prctico, en donde el estudiante aprende haciendo y valida la profundidad de sus conocimientos en la aplicacin directa

Competencias a desarrollar

El estudiante desarrolla la habilidad de aplicar balances de masa y energa en los procesos desarrollados en el laboratorio.

Duracin de la prctica. 8 Horas

Mecanismo mediante el cual se evaluar la prctica:

A travs de la rbrica de evaluacin la cual va adjunta al final del presente protocolo.

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ACTIVIDADES PARA EL ESTUDIANTE METODOLOGIA

Respetados estudiantes. Esta actividad corresponde al desarrollo de un trabajo colaborativo basado en el desarrollo de prcticas de laboratorio a partir de las temticas tratadas en todas las tres unidades del curso. Usted debe enviar a travs de la plataforma el documento informe de prcticas desarrolladas, de acuerdo con las recomendaciones dadas para la resolucin de esta actividad y la hoja de ruta. Las fechas de desarrollo de las prcticas y del envo del informe sern programadas en la pgina web del curso. Muchos xitos! Objetivos: Evaluar la aplicacin de los conocimientos adquiridos por el estudiante en todas las lecciones del curso, mediante el desarrollo de prcticas de laboratorio. Esta actividad puede ser desarrollada en grupos de mximo 3 personas. La estrategia de aplicacin corresponde a aprender haciendo. sta estrategia difiere a los dems trabajos colaborativos en cuanto a que representa la oportunidad para que el estudiante indague e investigue desde lo bsico como funcionan los procesos qumicos (si bien a escala de laboratorio). Actividades:

1. Leer muy bien el documento protocolo de prcticas.

2. Seleccionar mnimo 3 actividades de laboratorio para desarrollar el da de la

prctica. Una por cada tema.

3. Preparar un documento preinforme de la prctica que incluya el marco terico,

objetivos de la prctica, materiales y reactivos, metodologa y diagramas de flujo de

los procesos. El tutor revisar los preinformes al comienzo de la prctica. De

acuerdo con dicha revisin autorizar el desarrollo de la prctica. El preinforme

corregido puede servir como base para la elaboracin del informe final.

4. El da de la prctica contar y tener puestos en todo momento los elementos de

proteccin personal necesarios: (gafas, guantes, bata,..).

5. Desarrollar las prcticas o actividades en orden y con mucho cuidado, recuerden

que estn manipulando productos qumicos que pueden ser nocivos para la salud.

6. Al final de la prctica entregar al tutor una copia de los resultados obtenidos con

todos los datos de la actividad. Esta debe ser legible y fcilmente entendible.

7. Preparar el informe de laboratorio de acuerdo con las indicaciones dadas y

presentarlo al tutor en las fechas indicadas. Recuerde que este informe debe

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desarrollarse en el entorno de Aprendizaje prctico y el producto final debe

entregarse en el espacio dispuesto para esto en el entorno de Evaluacin y

seguimiento.

TEMA 1. BALANCE DE MATERIA SIN REACCIN QUMICA OBJETIVO GENERAL Estudiar los cambios que ocurren en procesos de separacin de mezclas sin reaccin qumica y verificar la ley de la conservacin de la materia. OBJETIVOS ESPECFICOS Identificar las propiedades fsicas de sustancias puras y mezclas. Realizar balances de materia sin reaccin qumica. Verificar la ley de la conservacin de la materia

Practica a. MEZCLA DE ALCOHOL ETLICO CON AGUA ACTIVIDADES

1. En una probeta graduada de 100 ml, colocar 25 ml de agua destilada. Determine la masa de agua (solucin A)

2. En otra probeta graduada de 50 ml, colocar 10 ml de alcohol etlico.

Determinar la masa de alcohol (solucin B)

3. Mezclar las soluciones A y B; determinar la masa, el volumen y la densidad de la solucin resultante (solucin C)

4. En otra probeta graduada de 100 ml, verter 25 ml de agua destilada.

Determinar la masa de agua destilada (solucin D)

5. En una probeta graduada de 50 ml, aadir 20 ml de alcohol etlico. Determinar la masa de alcohol (solucin E)

6. Mezclar las soluciones D y E, determinar la masa, el volumen y la densidad de

esta mezcla resultante (solucin F)

7. Mezclar las soluciones C y F (solucin G), determinar la masa el volumen y la densidad de la solucin G.

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Prctica b. BALANCE MACROSCPICO DE MATERIA EN RGIMEN NO ESTACIONARIO

Un reactor continuo de tanque agitado es, bsicamente, un recipiente por el que circula un caudal de fluido m, y en cuyo seno el fluido se encuentra perfectamente agitado de manera que, en un momento dado, todos los puntos del mismo poseen idnticas propiedades, variando stas con el tiempo.

ACTIVIDADES

1. Con la ayuda de su tutor disee y construya un reactor continuo de tanque agitado cuyo volumen sea de 400 ml. Utilice los materiales con que cuenta en el laboratorio. Recuerde que sobre el reactor debe circular un caudal constante de agua. Un ejemplo lo encuentra en la figura siguiente:

1. Tanque agitado 2. Entrada de fluido 3. Llave de paso salida de fluido 4. Llave de vaciado 5. Vaso de precipitados de 25 ml 6. Agitador magntico 7. Electrodo del conductmetro 8. Conductmetro 9. Imn

5

2. Preparar una curva de calibracin de Conductividad (cond.) vs. Concentracin (C) de NaCl

3. Preparar 1 litro de solucin para cada una de las siguientes

concentraciones de cloruro de sodio: 30 g/l, 60 g/l, 90 g/l.

4. Colocar 400 ml de la primera solucin en el tanque y comenzar a agitar. Realizar la lectura de conductividad.

5. Hacer fluir agua destilada a travs del tanque agitado y tomar lecturas

de conductividad cada 30 segundos hasta que la conductividad sea estable.

6. Repetir la experiencia cambiando el caudal de agua para la misma concentracin de cloruro de sodio

7. Repetir las actividades 3 a 5 para las otras dos concentraciones de

cloruro de sodio.

8. Elaborar una tabla que recoja la variacin de la concentracin de sal con el tiempo.

9. Graficar ln C sal vs. t. Explicar el valor de la pendiente y el intercepto.

10. Analizar las fuentes de error en la experimentacin.

Prctica c. SEPARACIN DE MEZCLAS ACTIVIDADES

1. En una probeta graduada de 100 ml, colocar 15 ml de acetona. Determine la masa de acetona (solucin A)

2. En otra probeta graduada de 100 ml, colocar 35 ml de alcohol etlico.

Determinar la masa de alcohol (solucin B)

3. Mezclar las soluciones A y B; determinar la masa, el volumen y la densidad de la solucin resultante (solucin C)

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4. En un sistema de destilacin simple (pida ayuda al tutor para la instalacin) introducir la solucin C y calentar hasta ebullicin. Recoja las diferentes fracciones de destilado y tome nota de los puntos de ebullicin de las sustancias.

5. Determine la masa de las diferentes fracciones de destilado.

6. Puede determinar a que compuesto corresponde cada fraccin?

7. Determine el porcentaje de recuperacin de cada compuesto.

8. Justifique las diferencias entre el la masa inicial y la masa final de los compuestos.

TEMA 2. BALANCE DE MATERIA CON REACCIN QUMICA

OBJETIVO GENERAL Estudiar los cambios que ocurren en reacciones qumicas OBJETIVOS ESPECFICOS Identificar la propiedades fsicas de reactivos y productos de diferentes reacciones qumicas. Clasificar las reacciones qumicas segn los cambios ocurridos en cada sistema. Realizar balance de materia con reaccin qumica.

Practica a. REDUCCIN DE PERMANGANATO DE POTASIO ACTIVIDADES i) MEDIO FUERTEMENTE ACIDO

1. Vierta en un vaso de 100 ml, 20 ml de agua destilada

2. Vierta en la solucin anterior 2 ml de cido sulfrico concentrado.

3. Disuelva en la solucin anterior 0.6 g de oxalato de sodio (Na2C2O4) 0.8 g de

oxalato de potasio.

4. Calentar la solucin cida de oxalato de sodio a 60 C.

5. Aadir a la solucin caliente 1 ml de una solucin de permanganato de potasio .

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6. Registrar sus observaciones.

ii) MEDIO NEUTRO 1. Vierta en un vaso de 100 ml, 20 ml de agua destilada.

2. Disuelva en 0.6 g de oxalato de sodio (Na2C2O4) 0.8 g de oxalato de potasio.

3. Calentar la solucin de oxalato de sodio a 60 C.

4. Aadir a la solucin caliente 1 ml de una solucin de permanganato de potasio.

5. Registrar sus observaciones.

iii) MEDIO FUERTEMENTE ALCALINO 1. Disuelva 2 g de hidrxido de sodio1 en 20 ml de agua destilada en un vaso de

100 ml.

2. Disuelva en la solucin anterior 0.6 g de oxalato de sodio (Na2C2O4) 0.8 g de

oxalato de potasio.

3. Calentar la solucin alcalina de oxalato de sodio a 60 C.

4. Aadir a la solucin caliente 1 ml de una solucin de permanganato de potasio.

5. Registrar sus observaciones.

Prctica b. CLASIFICACIN DE REACCIONES QUMICAS

Una reaccin qumica es el proceso por el cul dos o ms sustancias puestas en contacto reaccionan entre s o ejercen su actividad para formar una nueva sustancia, la misma que es representada mediante una ecuacin qumica.

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ACTIVIDADES 1. Vierta en un tubo de ensayo 1 ml de reactivo A

2. En otro tubo de ensayo, 1 ml de reactivo B. (Si es slido tomar

aproximadamente 0.1 g de reactivo)

3. Hacer reaccionar 2 o 5 gotas del reactivo A con el reactivo B, observe y registre cambios.

4. Vierta el resto del reactivo A, observe y anote cambios. Si la reaccin es lenta, deje el tubo en reposo hasta que se observe algn cambio.

5. Analizar las fuentes de error en la experimentacin.

Prctica c. REACCIONES DE PRECIPITACIN ACTIVIDADES

1. En dos vasos de precipitados de 50 ml vierta 20 ml de agua destilada.

2. Adicione a cada vaso 0.1 g y 0.25 g de cromato de potasio.

3. En otros dos vasos de precipitados de 50 ml vierta 20 ml de agua

destilada

4. Adicione a cada vaso 0.35 g de nitrato de plomo.

5. Verter las soluciones de cromato de potasio a las de nitrato de plomo

6. Utilizar un disco de papel filtro (debe determinar la masa del papel filtro

seco) y colocarlo a un embudo de plstico

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7. Armar el soporte universal con aro metlico donde se instala el embudo

y el papel filtro

8. Filtrar por separado los productos obtenidos.

9. Secar el precipitado en el papel filtro en un horno secador.

10. Determinar la masa del precipitado.

TEMA 3. BALANCE DE ENERGIA

OBJETIVO GENERAL Estudiar los cambios que ocurren en procesos con consumo o generacin de energa. OBJETIVOS ESPECFICOS Identificar propiedades fsicas de sustancias puras. Realizar balances de energa. Verificar la ley de la conservacin de la energa

Practica a. COMBUSTIN ACTIVIDADES

1. En un vaso de precipitados pese exactamente 50 g de agua lquida. Mida la temperatura a la que se encuentra el agua.

2. En un recipiente resistente al calor pese exactamente 5 g de gasolina.

Con la ayuda de un mechero incinere la gasolina de tal forma que la mayor parte de calor desprendido por la combustin sirva para calentar el vaso de precipitados que contiene los 50 g de agua.

3. Inmediatamente se apague la llama de la combustin de la gasolina, mida la temperatura del agua.

4. Deje enfriar hasta temperatura ambiente y mida la masa de agua en el

recipiente.

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5. Realice los balances de masa y energa (con ayuda de tablas termodinmicas determine la capacidad calorfica de la gasolina).

6. Repita las actividades 1 a 5 empleando diesel y etanol como combustibles.

7. Calcule la masa de agua perdida por evaporacin. Se ajustan los

balances de energa? si? no? Por qu?

Prctica b. REACCIONES EXOTRMICAS

Es aquella reaccin donde se libera calor, esto significa que la energa de las molculas de los productos (EP) es menor que la energa de las molculas de los reaccionantes (ER). En las reacciones qumicas exotrmicas se desprende calor, significa que la energa de los productos es menor que la energa de los reactivos, por ejemplo en las reacciones de combustin. ACTIVIDADES

1. Prepare una solucin 2 molar de hidrxido de sodio en agua a partir de hidrxido de sodio solido. Qu observa?

2. En un vaso de precipitados mezcle 20 ml de hidrxido de sodio 2 molar

con 10 ml de azul de metileno. (solucin A). Determine la temperatura de la solucin.

3. En otro vaso de precipitados mezcle 20 ml de cido actico 2 molar con

10 ml de azul de metileno. (solucin B). Determine la temperatura de la solucin.

4. Mezcle lentamente las soluciones A y B. Qu observa?

5. Mida la temperatura de la solucin resultante. Qu puede decir de este

tipo de reacciones? Cul o cuales son los productos de la reaccin?

6. Repita los pasos 2 a 5 tomando como solucin A, hidrxido de sodio 2 molar con 3 gotas de fenolftalena y como solucin B acido sulfrico 2 molar.

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Prctica c. INTERCAMBIO DE CALOR ACTIVIDADES

1. En un vaso de precipitados calentar agua hasta ebullicin. (solucin A)

2. En otro vaso de precipitados enfriar agua hasta un valor cercano a 0 C (solucin B)

3. Tomar 500 ml de la solucin A y medir su temperatura cada 2 minutos.

4. Tomar 500 ml de la solucin B y medir su temperatura cada 2 minutos.

5. Graficar T vs t. Qu observa?

6. Repita los pasos 1 a 5 tomando como solucin B, cloruro de sodio al 10 % P/V en agua cercano a 0 C, y, como solucin A cloruro de sodio al 10 % P/V en agua en el punto de ebullicin.

Recomendaciones para la elaboracin del informe: - Como estudiante usted puede utilizar el foro para interactuar con sus compaeros, es decir, para resolver preguntas, para presentar su trabajo y recibir comentarios, para compartir archivos o links de inters, entre otras cuestiones. Tenga en cuenta que las intervenciones deben darse dentro de un lenguaje de cordialidad, entre compaeros de estudio. - El trabajo es de carcter grupal y debe contener la siguiente estructura:

Portada (1 pgina) Objetivos: general y especficos (1 pgina) Marco terico o de referencia (5-7 pginas) Materiales y reactivos (2 pginas) Metodologa (3 pginas) Diagrama de flujo detallado de las prcticas (3 pginas) Resultados (3-5 pginas) Clculos, si los hay (2 5 pginas) Discusin de resultados (3 5 pginas) Conclusiones (1 pgina) Bibliografa (1 pgina)

Esto quiere decir que la extensin mnima del trabajo, ser de veintitres (23) pginas y mxima de treinta y cuatro (34) pginas. Recuerde que el informe incluye los resultados obtenidos de mnimo tres (3) actividades prcticas de laboratorio, una por cada tema presentado.

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- El trabajo debe ser de su autora, por lo que no debe contener copias textuales de otros documentos. - En caso de consultar otras fuentes (libros, artculos o pginas de Internet), debe hacer la respectiva cita bibliogrfica segn las normas APA, que puede encontrar en el siguiente [enlace]. - En caso de consultar pginas en Internet, por favor ingrese a pginas que tengan reconocimiento acadmico (centros investigativos, revistas especializadas, pginas de entidades oficiales, universidades, entre otros). NO consulte pginas como el rincn del vago, buenas tareas, wikipedia, entre otras. - El formato del trabajo es el siguiente: Tamao hoja: carta Mrgenes: superior, inferior, izquierdo y derecho: 2,5 cm Interlineado: sencillo Texto: Arial 11 puntos Formato de entrega: PDF o Word

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Evaluacin: RBRICA PARA EL TUTOR DE LA PRCTICA.

COMPONENTE PRCTICO (150 Puntos)

ACTIVIDAD EVALUADA

CRITERIO EVALUADO

VALORACIN PUNTAJE MXIMO BAJO MEDIO ALTO

Componente prctico

Puntualidad y permanencia en la prctica

No asiste a la prctica

Aunque llega puntual a la prctica se ausenta en el transcurso de esta o en el caso contrario no es puntual al llegar a la prctica, sin embargo, permanece atento a ella

Es puntual y permanece durante el desarrollo de la prctica

20

Puntos: 0 Puntos: 10 Puntos: 20

Pre-Informe El estudiante no presenta pre- informe

Aunque el estudiante entrega pre informe este no cumple con los lineamientos especificados en el protocolo de prcticas o entrega pre informe incompleto.

El estudiante entrega el adecuado pre- informe para cada una de las prcticas a realizar y cumple con las especificaciones dadas en el protocolo de prcticas.

30

Puntos: 0 Puntos: 15 Puntos: 30

Ejecuta actividades exclusivas de la prctica

No hace uso del equipo de seguridad para realizar la prctica

Reconoce pero no hace uso de todo el equipo de seguridad para la realizacin de la prctica.

Reconoce y hace uso adecuado de todo el equipo de seguridad para el ingreso y la realizacin de la prctica.

20

Puntos: 0 Puntos: 10 Puntos: 20

Manejo adecuado de los equipos

No hace el uso adecuado de los equipos propios de la prctica

Aunque desconoce el manejo adecuado de los equipos es atento al reconocimiento de estos e indaga en el adecuado manejo.

Realiza una revisin del protocolo de prcticas con el fin de adquirir un conocimiento acerca de los equipos que se utilizaran y hacer el uso adecuado de estos

20

Puntos: 0 Puntos: 10 Puntos: 20

PUNTOS TOTALES

90

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ACTIVIDADES PARA EL TUTOR

METODOLOGIA

Actividades a desarrollar

1. Seleccin del sitio donde se desarrollar la prctica. 2. El tutor debe gestionar la reserva o convenio del laboratorio para el da

programado de la prctica. 3. Aseguramiento logstico para el desarrollo de la prctica: disponibilidad de

laboratorios, reactivos y materiales. 4. Seguimiento de la prctica: Su rol debe ser de orientador y facilitador en el

desarrollo de las actividades 5. Evaluacin: El tutor realizar la evaluacin de la prctica de acuerdo con la

rbrica Productos a entregar

El tutor de prcticas deber elaborar un informe sobre el desarrollo de las actividades del componente prctico el cual debe ser entregado al director de curso, en el espacio dispuesto en oldcontest. Dicho informe estar compuesto por los siguientes formatos diligenciados:

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Formato 1: Datos generales de la prctica

CONTROL Y SEGUIMIENTO AL DESARROLLO DEL COMPONENTE PRCTICO

Nombre del tutor

Correo del tutor

Contacto del tutor

Telfono fijo y telfono celular

CEAD al cual pertenece el tutor

Curso

Fecha de realizacin

Da:_____ Mes: _______________ Ao:_________

Lugar donde se desarroll la prctica

Temas abordados en la prctica

Materiales y equipos empleados en la prctica

Observaciones

Costo aproximado

Transporte: ________________________________________ Materiales y equipos: ________________________________

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Formato 2: registro de asistencia de los estudiantes a las actividades prcticas

REGISTRO DE ASISTENCIA DE ESTUDIANTES

A LAS ACTIVIDADES PRCTICAS

No NOMBRES APELLIDOS CODIGO FIRMA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Datos del tutor

Nombre: _________________________________________

Cdula: ____________ Firma: ________________________

Correo: ___________________________________________

Telfono fijo: _____________ Celular: __________________

Anexos Evidencias del desarrollo de la prctica (Fotografas)

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Formato 3: Reporte de calificaciones obtenidas por los estudiantes

REPORTE DE CALIFICACIONES

Curso: __________________________________________ Cdigo:_________________________________________ Ttulo de la prctica: _____________________________ ________________________________________________

CEAD: ________________________________________ Fecha: ________________________________________ Tutor: _________________________________________ Firma: __________________ Cdula: ________________

No

Puntaje del tem de la rbrica de evaluacin obtenido

Justificacin de la calificacin

otorgada al trabajo

Nombres Apellidos Cdigo

Puntualidad y permanencia en la prctica

(20 Puntos)

Pre-Informe

(30 Puntos)

Ejecuta actividades

exclusivas de la

prctica

(20 Puntos)

Manejo adecuado de los equipos

(20 Puntos)

Total

1

2

3

4

5

6

7

8

9