TECSUP-PFR Química

LABORATORIO DE QUÍMICA 2015-2

PAUTAS PARA LAS PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE QUÍMICA

1. Preparación para el laboratorio.Las preguntas y/o problemas de la guía del laboratorio de Química correspondiente a “Preparación de Laboratorio” deben ser resueltas y junto con un mapa conceptual servirán de referente para el control de lectura o Test de conocimientos que se aplicará al inicio del respectivo laboratorio.

2. Materiales necesario para el laboratorioTodo estudiante debe de llevarlos al laboratorio siempre:Lentes de seguridadCuaderno de laboratorioCalculadora científicaZapatos de seguridadBataLos profesores podrían indicar con anticipación sobre material adicional que pueda ser necesario.

3. Preparación del cuaderno de laboratorio Tiene por objetivo dar a conocer los resultados finales. El informe de Laboratorio de Química es una nota individual. Se presenta al instante de acabada la práctica. Debe hacer uso de unidades del Sistema Internacional (SI)

4. Reglas para la preparación del cuaderno del laboratorioSe preparara siguiendo las siguientes instrucciones: Se escribirá con bolígrafo negro o azul Si hay que hacer correcciones el estudiante hará una sola raya sobre lo

que quiere borrar y alado escribirá el valor o expresión correcta No se puede usar ningún tipo de borrador o corrector en la libreta del

laboratorio En la primera página (Caratula) debe considerar los siguientes

datos:Nombre del estudiante, nombre del curso, especialidad, grupo, horario y nombre del profesor.

En la segunda página se colocara el índice en el cual debe consignar el número del laboratorio el título y la página el cual debe ir desarrollando a medida que avanza el desarrollo del curso.

Se enumeraran las paginas des la tercera página comenzando con el numero uno y se colocara en la parte superior derecha de cada página solo al frente no en la parte de atrás de la página y la fecha de cada laboratorio.

Contenido de la tercera página en adelante Título del laboratorio Objetivos generales y específicos Materiales, Equipos y Reactivos Mapa conceptual Procedimiento experimental: Considere la descripción secuencial de

los experimentos realizados, incluye las respuestas a las preguntas(si es que contiene cuestionario), si el experimentos registrar datos consigne en una respectiva tabla, realice los cálculos si lo requiere.

TECSUP-PFR Química

Gestión de subproductos o residuos de las experiencias: Para realizar un manejo adecuado de los desechos generados por las actividades del laboratorio a fin de minimizar los riesgos al ambiente y la salud en concordancia con el reglamento de la Ley 27314. Indicar la disposición segura de los residuos sólidos y/o líquidos. Indicar los que pueden ser reaprovechados sin causar daño a la salud y al ambiente.

Para la próxima sesión de laboratorio el estudiante completara todas las partes de su informe de laboratorio : Resultados y análisis de los resultados:Considere esquemas, tablas, gráficos, análisis de las observaciones y datos obtenidos (si es que los hay). Incluir las observaciones que resaltan los resultados alcanzados así como las dificultades o errores que hubieran encontrado en el desarrollo de cada uno de los experimentos.Conclusiones: Deben correlacionarse con los objetivos del respectivo laboratorio, contienen la síntesis de los resultados logrados.Bibliografía: Considere los libros y/o páginas Web consultadas para el desarrollo del informe, deben ser redactadas de acuerdo a la guía para citar fuentes que se encuentran en los enlaces del campo virtual del Tecsup.Cuestionario.Conclusiones

5. Actividades del estudiante durante una práctica de laboratorio Al llegar al laboratorio el estudiante deberá colocar sus pertenencias

en el estante provisto para tal fin. Debe de llevar a la meza de trabajo el cuaderno de laboratorio,guía de laboratorio,bolígrafo, calculadora, bata y lentes.

En los primeros 15 minutos se administrara una prueba de inicio que representa al previo del laboratorio.

Durante ese tiempo el profesor firmara los cuadernos de laboratorio el cual debe de estar preparado según las indicaciones dadas.

El profesor repasara las reglas de seguridad y el fundamento del equipo e instrumentación y las técnicas de laboratorio que se llevaran acabo.

El estudiante llevara a cabo la práctica del laboratorio recogiendo los datos y resultados y las observaciones en el cuaderno del laboratorio.

El estudiante al salir del laboratorio debe hacer firmar su cuaderno de laboratorio, NO SE FIRMARAN PAPELES SUELTOS.

Debe de limpiar su área de trabajo y el equipo utilizado; el estudiante deberá comunicar al profesor de cualquier rotura de material.

TECSUP-PFR Química

Rubrica para la Calificación del Informe de Laboratorio

Ciclo: 2015-2 Curso Química

ResultadosLos estudiantes aplican conocimientos actualizados de matemáticas, ciencia y tecnologíaLos estudiantes trabajan eficazmente en equipoLos estudiantes aplican y promueve la calidad, la seguridad en el trabajo, el aprendizaje permanente y practican principios éticos.

Criterios de desempeño

Actividad Laboratorio de Química Semana

Apellidos y Nombres del alumnos

Sección Docente

Observaciones Informe de las experiencias de laboratorio

Periodo 2015-2 Fecha

Documento de Evaluación

Hoja de trabajo Archivo informática

Informe Técnico Planos

Caso Otros X

CRITERIOS DE EVALUACIÓN Excelente

Bueno Requiere mejora

No Aceptable

Conocimientos: Examen 8 6 4 0Prueba de inicio del Laboratorio 4 3 2 0Cuaderno de Laboratorio: Mapa conceptual Análisis e interpretación de

resultados Informe de seguridad y medio

ambiente Observaciones y conclusiones Solución de los problemas

propuestos

12111

4 2 0

Trabajo en equipo y Destreza (ATS) 2 1,5 1 0Puntaje Total 20 14,5 9 0

Comentarios al o los alumnos: (de llenado obligatorio)

DescripciónExcelente Completo entendimiento del problema, realiza

la actividad cumpliendo todos los requerimientos.

Bueno Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos.

Requiere mejora Bajo entendimiento del problema, realiza la

TECSUP-PFR Química

actividad cumpliendo pocos de los requerimientos.

No Aceptables No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.

BIBLIOGRAFIA

Arenas, S. Hein, M. Fundamentos de químicas. Onceava Edición

Thompson. México. 2010

Whitten, K; Davis, R.; Peck, L; Stanley, G. Química General. Octava

Edición. Editorial Cengage Learning (540/W54). 2008

Carey, J. Química General. Décima Edición Pearson. España. 2011

Chang, Raymond. Química 11ª Edición México D.F. McGraw-Hill

(540/C518). 2013

Phillips, J Strosak; V Wistrom, Ch. Química. Conceptos y Aplicaciones.

Segunda Edición. Mc Graw Hill (540/S55). 2007

Müller, G; Llano, M. y García, H. Laboratorio de Química General. Reverte.

México. 2008.

Brown, T. Le May, E. Bursten, B. Química. La ciencia Central. 11ª Edición.

Prentice Hall (540/B84)

Silberberg, M. Química General. Mc Grow Hill. Impreso en México.

(540/S55). 2002.

Ralph, A. Burns. Fundamentos de Química. Impreso en México

(540/G39). 2003

Petrucci Henrring. Química General. Publicado en España por Pearson

Educación. S.A. 2011

Jerome, L. Rosenberg. Lawrence M. Epstein. Química. 9ª Edición.

Solucionario. Impreso en México. (541/R84). 2009

Carrasco Venegas, Luis y Castañeda Pérez, Luz. Química Experimental.

5ª Edición. (540/C28). 2013

Zundahl Decoste. Principios de Química. 7ª Edición. (540/Z93). 2012

TECSUP-PFR Química

Ebbin G, D;G Ammom,s. Química general 9vena edición. Ed. Cengage

Learning. México 2009.

Tro, J Nivaldo. Una visión Molecular del Mundo. 4ta edición. ED. Cengage

Learning. México 2011

Introducción

Materiales Y Equipos De Laboratorio

Objetivos Reconocer, describir, materiales y equipos de mayor uso en los trabajos

de laboratorio. Identificar por el nombre, clasificar y señalar los usos y funciones de cada

uno de ellos

FUNDAMENTO TEÓRICOEl método de trabajo que se pondrá en práctica en el transcurso del desarrollo de las prácticas es el método científico: Observación del un fenómeno, clasificación de los hechos, establecimiento de una hipótesis, prueba de hipótesis y finalmente la modificación, aceptación o exclusión de la hipótesis. Deberá hacer uso del razonamiento lógico o imaginativo del ingenio y sentido común.Por lo que, los trabajos de laboratorio deben realizarse con mucha concentración, seriedad y teniendo conocimiento previo de lo que realizará.

Materiales de vidrioEl vidrio es un mezcla de silicatos que se encuentran en la naturaleza como minerales ce cuarzo, arcillas feldespatos. Es un material resistente a los agentes químicos como los ácidos álcalis, sales, etc. Por ser y transparente permiten observar los fenómenos que ocurren al realizar los ensayos.El vidrio pírex está formado por los óxidos de silicio, sodio, calcio, potasio, boro y aluminio.Hay material de vidrio que puede estar en contacto directo con la fuente de calor como los vasos de precipitados, matraces, tubos de ensayo, balones Los materiales que no pueden calentarse son las buretas, pipetas, probetas, fiolas, etc.Materiales de arcilla, resisten elevadas temperaturas como cápsulas, crisoles, morteros, etc.

Uso De Los MaterialesMateriales para medición .Probetas graduadas, pipetas graduadas y volumétricas, buretas cuentagotas, vasos de precipitación, matraces Erlenmeyer.Materiales para separación: Embudo (de vástago corto y largo; de separación o decantación, Buchner), matraces de filtración, tamices metálicos, papel filtro.

TECSUP-PFR Química

Materiales para mezclas. Combinación y reacción: tubos de ensayo, vasos de precipitación, matraces Erlenmeyer, balones (de fondo plano y fondo esférico), cápsulas de evaporación fiolas o matraces aforados, lunas de reloj, cristalizadores.Materiales para soporte: soporte universal, pinzas (para crisol, vasos, Mohr, tubos de ensayo, buretas, Hoffman), trípode, gradillas para tubos de prueba, nueces, rejillas (metálicas, de asbesto), anillos de extensión.Materiales para reducción de tamaño, disgregación y molienda: morteros (acero, porcelana, vidrio, ágata), tijeras, limas, cuchillasMateriales para usos diversos: Vaguetas varillas de vidrio, espátulas, escobillas, lunas de reloj.EQUIPOSBalanza, densímetro, voltímetro, amperímetro, potenciómetro termómetros, centrífuga, destilación, etc.

MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO

A cada grupo de laboratorio se le ha asignado una bandeja que contiene material de uso común y básico. En el transcurso de la sesión de laboratorio usted irá identificándolos. Entre los materiales que manejará frecuentemente están los que figuran a continuación:

Coloque un check si está ubicado y reconocido el material.

Material químico Tipo y uso del material Reconocido

Tubos de ensayo de 16 x 180Cápsula de porcelanaPlacas Petri o de cristalizaciónPicetaBaguetaLuna o vidrio de relojTubo en UPinza para tubos de ensayoAro galvanizadoNuezTriánguloPinza de dos puntasTenaza de dos puntasRejilla con asbesto o con cerámicaVasosEspátulaProbetaMatrazEmbudoMatrazFiola o Matraz aforadoMechero de BunsenGradilla para tubos de ensayoTrípode

TECSUP-PFR Química

Otros:

TECSUP-PFR Química

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 1

Adquirir conocimientos que aplicara en el respectivo laboratorio y servirán de base de la prueba de inicio:

1. ¿Cuál les son las técnicas de uso común que se utilizarán en el Laboratorio 1?

2. Investiga que es un diagrama de flujo y diseña un diagrama de flujo que indique la determinación de:

a) La densidad de un cuerpo de geometría irregular

b) El punto de ebullición del Agua

3. Investiga:

a) Fórmula del gas propano

b) Reacción de combustión completa del Metano

c) Reacción de combustión incompleta del etano

4. Investiga: De los dos tipos de llamas del mechero Bunsen

a) ¿Cuál es la más caliente?

b) Hasta que temperatura pueden llegar

c) ¿Por qué la llama luminosa es tan amarilla?

5. ¿Qué métodos se usan para la determinación de la densidad de cuerpos sólidos y líquidos?

6. Defina que es punto de ebullición, que instrumentos se usan para medir la temperatura y que escalas usa.

7. ¿Por qué las sustancias presentan diferente punto de ebullición?

8. Investigue a que temperatura hierve el agua a nivel del mar, en Arequipa (Tecsup) y en Caylloma. ¿Por qué se dan estas diferencias?

9. ¿Cuál es la densidad del plomo (g/cm3) si un metal si una barra rectangular mide 4,0cm de altura y 4,40cm de ancho y un largo de 80cm, tiene una masa de 0,682kg?

10. ¿Cuál es la densidad de un metal de litio (g/cm3) si es un alambre cilíndrico, con un diámetro de 9,6mm y una altura de 60cm, tiene una masa de 1,5248g?

11. Cuando se colocó un trozo irregular de mineral, que pesa 8,763g en una probeta graduada que contiene 25mL de agua, el nivel de esta subió a 28,76mL ¿Cuál es la densidad del silicio en g/cm3?

12. Revisar ChemLab: Ensayos ala llama

Balanza

Simulación Interactiva del Laboratorio de química ChemLab

Objetivo

TECSUP-PFR Química

Usar un simulador interactivo que permite realizar de ensayos químicos enfatizando principios y técnicas de química experimental.

Familiarizarse con las técnicas comunes, material y equipo de laboratorio.

GeneralidadesChemLab para Windows es una simulación interactiva de un laboratorio de química. Se trabaja con el equipamiento y procedimientos más utilizados en el laboratorio, simulando los pasos dados al realizar un experimento en el laboratorio de química. Cada experiencia viene en un módulo de simulación, de forma que con el mismo módulo se pueden realizar diferentes ensayos usando un único interface de usuario.ChemLab permite al usuario realizar rápidamente los ensayos químicos, en una fracción de tiempo netamente inferior al de un ensayo real, a la vez que se enfatiza en los principios y técnicas de la química experimental. Es ideal como repaso de experiencias, demostraciones, preparatorio antes de pasar al laboratorio real, ensayos peligrosos y ensayos que no pueden desarrollarse debido a limitaciones de tiempo.El módulo genérico proporciona una simulación básica de ChemLab. En este módulo el usuario es capaz de explorar el equipamiento disponible y examinar varios procedimientos de ChemLab así como la interface de usuario. Se observará que el único reactivo disponible es el agua. Diferentes reactivos están disponibles en otros módulos de simulación de ChemLab.Cada módulo viene con su propia lista de reactivos e instrucciones. Adicionalmente el menú de opciones puede cambiar ligeramente en cada módulo. A la versión existente de ChemLab pueden añadirse nuevos experimentos de laboratorio copiando nuevos módulos de ChemLab en el programa directorio ChemLab. Procedimientos:ChemLab soporta un número de procedimientos químicos incluyendo:decantación/ vertido, calentamiento, valoración, adición de reactivos y agua, uso de indicadores, agitación, pesada y filtración.Vertido / decantación:Verter o decantar, implica la selección de un objeto, situar su lado izquierdo o central (éste en caso de vidrio de reloj y unidad de evaporación) encima del recipiente colector, y activar la decantación a) pulsando el botón de decantación de la barra de herramientas, b) seleccionando verter / decantar del menú de procedimientos, o c) seleccionándolo en el menú de contexto (botón derecho del ratón). Nota: en esta acción primero se trasvasa el líquido, para permitir la separación.Calentar:Similar a calentar un objeto con el mechero Bunsen. Colocar el objeto encima del mechero. Valoración:El cuadro de diálogo de la valoración se abre cuando se añade una nueva bureta. Este cuadro se usa para controlar el flujo que sale de la bureta. Para ello se usa un botón de control deslizante denominado Grifo de Cierre. Cuando haya una bureta seleccionada, si pulsamos el botón de obtener otra bureta, no se añadirá ninguna salvo que no haya bureta seleccionada. Solamente aparece una única ventana de diálogo de valoración; para identificar a qué bureta se refiere el cuadro de diálogo, éste incluye en su título la etiqueta de la bureta. El cuadro de diálogo muestra el volumen de la bureta con aproximación a la décima de ml, y puede ser usada para

TECSUP-PFR Química

anotar el volumen inicial y el final de una valoración.Adición de Reactivos:Para añadir reactivos a un recipiente primero se selecciona el recipiente y después se pulsa sobre el botón de reactivos de la barra de herramientas o el menú reactivos del menú principal, o en el menú de contexto activado con el botón derecho del ratón. Esta operación abre un cuadro de diálogo para los reactivos, el cual permite añadir reactivos al recipiente ya seleccionado o a uno nuevo. También posibilita cambiar el tipo y el tamaño del recipiente. Seleccionando el reactivo deseado en el menú desplegable, introduciendo el volumen o la masa del reactivo, presionando sobre ACEPTAR habremos añadido el reactivo en el recipiente.Adición de agua:Añadimos agua a un elemento mediante el botón de agua de la barra de herramientas o el cuadro de diálogo de agua. Para abrir el cuadro de diálogo del agua, seleccionaremos agua en el menú de reactivos o en el menú de contexto activado con en el botón derecho del ratón. También puede añadirse agua a partir del cuadro de diálogo de reactivos. El botón de la barra de herramientas sólo añade agua a temperatura ambiente al objeto seleccionado. Sin embargo, el cuadro de diálogo del agua también permite añadir agua helada, que se usa para crear baños helados. El cuadro de diálogo del agua añade el agua sólo por incrementos, seleccionados con el menú desplegable.Agitación con varilla:ChemLab presenta una varilla de agitación para mezclar el contenido de un recipiente. Esta se añade al recipiente seleccionado,bien sea presionando el botón de varilla de agitación en la barra de herramientas, seleccionando la varilla de agitación en el menú de equipos, o en el menú de contexto. Para quitar la varilla de agitación de un recipiente, lo puede hacer a través de los tres métodos anteriormente descritos. La varilla de agitación sólo permanece en el recipiente unos pocos segundos; para seguir agitando el usuario debe volver a seleccionar la varilla de agitación.Pesada:Se puede visualizar el peso de la muestra de un recipiente, a) presionando el botón balanza en la barra de herramientas, b) seleccionando mostrar peso del menú equipos, o c) activándolo en el menú de contexto. Para desactivar la función Pesada, el proceso es idéntico.Filtración:En ChemLab se puede añadir un embudo Buchner a un matraz Erlenmeyer. El proceso comienza con la selección del matraz; después activamos el embudo Buchner pulsando el botón de la barra de herramientas, o seleccionándolo en el menú equipos o en el menú de contexto. Para retirar el embudo, hacer lo mismo que para activarlo. Si el embudo ha recogido algún sólido en el filtro, aparecerá un cuadro de diálogo preguntando si queremos deshacernos de ello o trasvasarlo a otro recipiente. Experimentos a realizarDurante el desarrollo del curso se realizaran los siguientes experimentos:MetodologíaEn cada uno de los experimentos incluye el fundamento teórico el cual debe ser leído y entendido, el procedimiento se ejecutara siguiendo cada uno de los puntos indicados y finalmente las observaciones deben ser completadas y presentadas en su respectivo informe.

LABORATORIO 1

TECSUP-PFR Química

OPERACIONES COMUNES

I. OBJETIVOS

Describir en forma detallada las clases de llama y las zonas existentes en la llama del mechero Bunsen

Evaluar el buen estado y funcionamiento del mechero Bunsen

Aplicar técnicas u operaciones básicas de laboratorio

Medir la densidad de un metal

II. FUNDAMENTOS

Entre las operaciones comunes que se emplean en el laboratorio químico podemos describir las siguientes, sobre las cuales iremos experimentando a través de las diferentes sesiones de laboratorio:

a) Calentamiento

b) Evaporación

c) Filtración y Lavado

d) Decantación

e) Desecación de muestras

f) Mediciones de masa

g) Medición de volumen

h) Sedimentación

i) Extracción con solventes

j) Destilación

k) Calcinación

l) Tostación

m) Fusión

a)Calentamiento : MECHERO BUNSEN

Figura 1: Mechero Bunsen

El mechero Bunsen es un dispositivo de laboratorio comúnmente usado para suministrar energía calorífica ya sea para calentamiento de soluciones o para calentar reacciones químicas de naturaleza endotérmica. El mechero Bunsen consta de tres partes:

TECSUP-PFR Química

a) La boquilla de entrada de gases, que está regulada por una válvula de apertura y cierre,

b) La entrada de aire (anillo regulador de aire desplazable) c) El tubo o cuello donde se mezcla el gas inflamable (gas licuado de

petróleo) y aire. La llama del Mechero de Bunsen

La llama es el resultado de la combinación de gases a altas temperaturas. La llama es una manifestación visible del fuego y es el resultado del calentamiento hasta la incandescencia de pequeñas partículas de materia.

Clases de Llama del Mechero Bunsena)Llama Luminosa, que es la llama que se produce con la entrada de aire

totalmente cerrada; es amarilla brillante. Esta es la llama de “difusión” en la que el aire procede enteramente del exterior, de la atmósfera. Esta llama se debe a la combustión incompleta del gas y la presencia de partículas de carbón sometidas a altas temperaturas.

b)Llama No luminosa, es la llama que se produce con la entrada de aire bien abierta permitiendo la combustión completa del gas; esta llama brinda un calentamiento a más altas temperaturas con respecto a la llama luminosa. En la llama no luminosa el color amarillo brillante de la llama luminosa desaparece.En la llama no luminosa del mechero de Bunsen, que es la más caliente, podemos notar tres zonas:

Zona fría de color oscuro, es la región más interna donde hay gas frío sin quemar. Si se coloca la cabeza de un fósforo en esta zona, este no se prenderá. Presenta una combustión parcial donde no hay equilibrio térmico y se calienta por conducción y radiación de la zona más caliente que está sobre ella.

ii. Cono interno o zona interconal, que envuelve a la zona oscura y tiene forma de cono de color verde azulado brillante, de un espesor menor a 1mm. Es

la zona más caliente de la llama. En esta delgada zona, el combustible reacciona con el aire premezclado, sin embargo la cantidad de aire premezclado es insuficiente para producir una combustión completa. El gas que sale de la zona de reacción sirve todavía como combustible; en esta zona se realiza la reacción de combustión inicial incompleta por lo que contiene monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2), pero nada del gas combustible original.

iii. Cono externo, que recubre al cono interno con una llama de difusión de color violeta azulado; en esta zona, el CO que viene del cono interno puede reaccionar con más oxígeno dando anhídrido carbónico (CO2) y agua (H2O). El oxígeno adicional necesario, para la combustión de los gases procedentes del cono interno, lo suministra el aire procedente de la atmósfera. Por consiguiente la reacción de combustión es completa. La región del cono externo es una zona de combustión secundaria en la que

TECSUP-PFR Química

los productos parcialmente oxidados como el CO pueden completar su combustión. Esta

región se enfría por el aire que la rodea.

EXPERIENCIA 1: Encendido del mechero Bunsen y pruebas de combustión:(SEGURIDAD: PARA TRABAJAR CON EL MECHERO NO SE USA GUANTES de jebe.Cerca del mechero debe colocar la loseta blanca para colocar las pinzas o vasos calientes; nunca sobre la mesa directamente).1. Identifique la línea general que abastece de gas al laboratorio. Verifique

que todas las llaves estén cerradas.2. Revise las partes del Mechero, observe la manguera y verifique que este

bien sujeta al mechero; luego proceda a conectarlo a la salida de gas de su mesa.

3. El profesor abrirá la llave general de gas.4. Cierre el anillo regulador de entrada de aire del mechero.5. Encienda el fosforo, colóquelo sobre el borde del vástago y abra la llave

de gas de su mesa.6. Regulando la entrada de aire del mechero observe los tipos de llama:

luminosa y no luminosa.7. Responde las siguientes preguntas:

a) Para qué sirve el regulador de aire del mechero Bunsen?b) De qué color es la llama luminosa y porque, hacer la reacción?c) De qué color es la llama no luminosa; hacer la reacción?

Experimento No. 2: Estudio de la llama1. Con una pinza coja una cápsula de porcelana y caliéntela directamente

con la llama luminosa del mechero observe la formación de un sólido negro. ¿Qué sustancia es?

2. Siga calentando pero ahora abra las ventanas del mechero y logre una llama no luminosa. Observe la desaparición del sólido negro. ¿Qué es lo que ocurre?

3. Escriba la ecuación de la reacción.4. Repita el paso anterior, pero ésta vez con la llama luminosa.5. Introduzca un alambre de nicromo en diferentes partes de la llama y en el

borde mismo y observe cuál es la zona más caliente. El alambre debe tener en el extremo una varilla de vidrio donde usted pueda tocarle y no quemarse. Repita usando una varilla de vidrio con una sal de cobre.

6. Responder las siguientes preguntas:a)¿Porque la Base de la capsula de porcelana se pone de color Negro cuando

se somete a una llama luminosa?b)¿Después de que la base de la capsula se pone negra se somete a una

llama no luminosa y desaparece el color negro?c) ¿Qué colores de llama observo en el mechero Bunsen?

COLOR DE LA INCANDESCENCIADEL ALAMBRE DE NICROMO

500ºC700ºC1100º

C1500º

C

rojo oscurorojo naranjanaranjablanco

TECSUP-PFR Química

EXPERIENCIA 3: Determinación de la densidad de un materialI. Empleo de la balanza

a) Determinar el punto de equilibrio de la balanza y registrar la marca, modelo y la sensibilidad.

b) Colocar el material cuya masa se desea conocer en el platilloc) Registre la masa y las unidades

II.Determinación de la densidad por el método geométrico

a) Determine la masa del material que le entregará su profesor; para ello usted debe pesarlo en una balanza. Apunte el peso (que es la masa del material) en su libreta de apuntes según la tabla 1.

b) Mida las dimensiones del material para calcular el volumen:c) Si es como una caja (paralelepípedo): mida el largo y ancho de la base

así como la altura. El volumen es igual al área de la base por la altura:

V = largo x ancho x altura

Si el objeto es cilíndrico V = π r2h, siendo r el radio y h la altura o Si el objeto es esférico debe medir el radio r siendo el volumen:

V = 4/3 πr3

d) Luego evalúela Densidad (D) del material con su ecuación:

D =

masa .(g )volumen .(ml )

Tabla 1: Método Geométrico

Sólido Masa (g) Forma Volumen (ml)Densidad

(g/mL)Fe     Al    Plástico         Bronce  BaquelitaCuerpo Irregular

II. Determinación de la densidad por el método de la probeta.

a. Determine la masa del material que le entregará su profesor; para ello usted debe pesarlo en una balanza. Apunte el peso (que es la masa del material) en su libreta de apuntes según la tabla 2.

b. Sumerja el material CON CUIDADO y completamente en una probeta que contenga un volumen exacto de agua (Vo). Luego lea el volumen final (Vf). El volumen del sólido corresponde a la diferencia:

V = V = Vf - Vo

Tabla 2: Método de la probeta

TECSUP-PFR Química

SólidoMasa (g)

Vo(cm3) Vf (cm3)V = V (cm3)

Densidad

(g/mL)

Fe      Al      Plástico      Bronce BaquelitaCuerpo Irregular

Experimento 4: Determinación del Punto de Ebullición del agua usando un sensor de temperatura Pasco

a. Coloque 100 mL de agua de caño en un vaso de 200 mL y mida su temperatura inicial con un sensor de temperatura (Pasco).

b. Ponga a calentar el agua a la llama de un mechero de Bunsen usando un Tetrapode y una rejilla con asbesto o de cerámica.

c. Mida la temperatura cada 5 minutos hasta que hierva, con un termómetro y con un sensor de temperatura (Pasco).

d. Responder las siguientes preguntas:1. ¿A qué temperatura hirvió el agua en su experimento?2. ¿Por qué hay diferencia entre la temperatura de ebullición del agua a nivel

del mar y el resultado en su experimento?3. Hacer un diagrama temperatura (UC) /Tiempo (min)

Chemlab

Ensayos a la llamaIntroducción:Descripción: Se queman muestras pequeñas de diversas sales en la llama de un mechero Bunsen. Al quemarse, el sodio produce una llama naranja, el potasio violeta-azul, el bario verde y el litio rojo.Concepto: Cuando un elemento se quema, se excitan los electrones. Al volver desde un nivel de energía a otro, emiten fotones de luz. Esos fotones producen colores distintos dependiendo del elemento y de sus niveles de energía. Es decir, diferentes longitudes de onda de luz (colores) se emitirán cuando los electrones de los diferentes elementos desciendan de niveles de energía superiores. Cada elemento tiene sus propias transiciones electrónicas, por lo que cada elemento emitirá su propio color.Materiales: Cloruro de sodio (naranja) Cloruro de potasio (violeta/azul) Cloruro de litio (rojo) Cloruro de bario (verde) Agua Alambre metálico con un arco

TECSUP-PFR Química

Mechero BunsenAnotar sus Observaciones:Color de la llama del NaCl:Color de la llama del KCl:Color de la llama del LiCl:Color de la llama del BaCl2:¿Por qué razón tienen diferentes colores en la emisión visible los diferentes compuestos?¿Se podría esperar cambios en el color de la llama al cambiar los cloruros por fluoruros manteniendo el tipo de metal?BalanzaIntroducción:La balanza es un instrumento que se usa para determinar la masa de un reactivo. En la mayoría de las simulaciones de Model ChemLab, la determinación de la masa de los productos químicos se hace automáticamente, al añadirlos a un recipiente. En cualquier laboratorio, sin embargo, para manipular un reactivo, primeramente debe de extraerse desde el recipiente original, pesarlo en una balanza hasta obtener la cantidad requerida y posteriormente colocarlo en el recipiente en el que va a ser tratado. Existen varios procedimientos y técnicas para medir la masa de forma ajustada. Las dos técnicas que se usan aquí son la determinación (pesada) directa y la determinación (pesada) por diferencia. Las técnicas requeridas varían en función del tipo de balanza que se use. En esta simulación practicarás las técnicas requeridas para usar la balanza de centigramos, la balanza electrónica y la balanza de gran sensibilidad.La determinación directa de masa simplemente requiere interpretar la lectura que nos da la balanza. Aunque es un método simple, no tiene en cuenta errores que pueden surgir, en especial cuando una balanza de centigramos no ha sido ajustada antes de la pesada.La determinación indirecta (por diferencia) de masa mide la masa de un objeto en un recipiente y requiere registrar la masa del recipiente vacío y posteriormente calcula la masa del objeto mediante la resta de la masa del recipiente de la masa total del objeto con el recipiente. Así se eliminan errores de ajuste.La balanza de centigramos tiene una precisión de dos decimales, la precisión de la balanza electrónica es de tres decimales y la balanza de alta sensibilidad tiene cuatro decimales de precisión. Para una información más detallada, consultar el manual de Ayuda de Model ChemLab.

Procedimiento:Balanza de centigramos:Pesada directa1. Pesar un lingote o pieza en la balanza de centigramos usando la técnica

de pesada directa:

2. Pesar el mismo lingote o pieza directamente en otra balanza de centigramos:

Pesada indirecta

1. Pesar el mismo lingote o pieza mediante diferencia:

2. Uso de la otra balanza de centigramos para determinar la masa del lingote o pieza por diferencia:

TECSUP-PFR Química

3. Medida de una masa desconocida en la balanza de centigramos, mediante pesada directa:

4. Medición de la misma masa por pesada indirecta (diferencia):

La Balanza Electrónica:Medición de la masa del lingote o pieza por pesada directa y mediante pesada indirecta Determinar la masa del lingote usado anteriormente mediante pesada directa y mediante pesada indirecta usando la balanza electrónica o bien la balanza de alta sensibilidad.1. Pesada directa:2. Pesada indirecta (por diferencia)

Medición de la masa de la muestra por pesada directa y mediante pesada indirecta (por diferencia) Determinar la masa desconocida de la muestra por pesada directa y mediante pesada indirecta utilizando la balanza electrónica o bien la balanza de alta sensibilidad. 1. Pesada directa:2. Pesada indirecta (por diferencia):Masa media de un lingote de cobre medida con una balanza electrónicaMedida de la masa de productos químicos sólidos mediante la balanza de centigramos y la balanza electrónica. 1. Con la balanza de centigramos:2. Con la balanza electrónica:

CUESTIONARIO:1. Ahora usted conoce el laboratorio, sus instalaciones y algunas de sus

instalaciones para brindarle seguridad y remediar accidentes; Indique por lo menos 05 (cinco) situaciones que pondrían en riesgo un buen uso del mechero de Bunsen.

2. En qué zona de la llama no luminosa existe exceso de oxígeno y en qué zona se tiene exceso de combustible.

3. Cuáles son las zonas de menor y mayor temperatura en una llama y a que se debe dicha diferencia.

4. Averigüe el origen del gas natural y los procesos petroquímicos.5. Encienda una vela ordinaria y estúdiela atentamente cuando se quema.

Describa exactamente lo que se observa.6. ¿Qué otros tipos de mechero conoce usted?7. Explique las causas que originan la explosión de los balones de gas

propano.8. Definir brevemente los siguientes términos y conceptos:a) Quemarb) Arderc) Candelad) Combustióne) Combustible

f) Humearg) Humoh) Incendioi) Llamaj) Comburente

k) Atmosfera oxidantel) Atmosfera reductoram) Fumarn) Smog

9. Describa la reacción de combustión del constituyente del gas natural10. La aspirina tiene una densidad 2,34 g/cm3. ¿Cuál es el volumen en cm3 y

en ml de una tableta de aspirina que pesa 245 mg?11. Como determinaría el volumen de un sólido soluble en agua12. ¿Qué diferencia existe entre calor y temperatura?

TECSUP-PFR Química

13. ¿Por qué flota el hielo en el agua?

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 2

1. Según el diagrama de Flujo de la Separación de la mezcla mencione el fundamento físico o químico de separación de cada uno de los componentes involucrados en la mezcla.

2. ¿Qué operaciones comunes empleará en el Laboratorio 2? 3. ¿Qué sustancias constituyentes de la mezcla pueden ser disueltas por

el ácido clorhídrico?4. ¿Cuál es el (los) nombre (s) común (es) o comercial y nomenclatura

IUPAC de los siguientes compuestos?a. CaC

O3………………………………………………………………………………………..

b. NaCl ………………………………………………………………………………………..

c. SiO2 ...……………………………………………………………………………………..

d. HCl ………………………………………………………………………………………..

e. H2O ………………………………………………………………………………………..

5. Si Ud. tiene los siguientes casos ¿cómo separaría los componentes?a. Aceite de motor lleno de partículas de hierro.b. Separación de Etanol y agua.c. Los componentes del gas natural.d. De una aleación Cobre-Zinc

6. ¿Cómo se separan los componentes de una amalgama oro - mercurio?

7. Indique en la siguiente relación si la mezcla es homogénea (HO) o si la mezcla es heterogénea (HE): a. Aguadel rio Chili ( )b. Concreto ( )c. Pintura para muros ( )

d. Bebida gaseosa ( )e. Oro de 18 quilates ( )

f. Mena ( )

TECSUP-PFR Química

g. Superconductor térmico ( )

h. Aire licuado ( )

i. Aire ( ) j. Agua Pesada ( )

8. Se tiene de mezcla que contiene 1g CaCO3, 2g NaCl y 2gSiO2. ¿Cuál es el % de los componentes en la mezcla?

9.10.Investigue y escriba la reacción química balanceada entre el CaCO3 y

el HCl y los estados de agregación.11.Revisar ChemLab: Cristalización fraccionada,

Destilación de un combustible líquido, Análisis gravimétrico del AgCl.

LABORATORIO 2Separación de Mezclas

I. OBJETIVOS: Mostrar algunas técnicas de separación de los componentes de una

mezcla.

II. FUNDAMENTOSUna mezcla es una combinación física de dos o más sustancias puras; la mezcla tiene composición variable y sus componentes pueden separarse por métodos físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de estado. Las mezclas se clasifican en:

Mezclasheterogéneas cuando constan de dos o más fases y sus componentes pueden identificarse a simple vista o con ayuda de un microscopio. Por ejemplo, un pedazo de granito es una mezcla de pequeños granos de diferentes compuestos como cuarzo, mica y feldespato.Mezclas homogéneas, usualmente llamadas soluciones, constan de una sola fase (región en la que todas las propiedades químicas y físicas son

TECSUP-PFR Química

idénticas). Los componentes de una solución están tan íntimamente mezclados que son indistinguibles, tal es el caso de la solución que se forma entre agua y NaCl.En el laboratorio generalmente se requiere separar los componentes de una mezcla, bien sea para determinar su composición o para purificar los componentes y usarlas en reacciones posteriores. Las técnicas a utilizar dependen del estado general de la mezcla (sólida, líquida o gaseosa) y de las propiedades físicas de los componentes.La evaporación es una técnica que nos permite recuperar una sustancia sólida que está disuelta en un solvente. Puede realizarse directamente calentando una solución con el mechero, lo que proporciona un calentamiento fuerte y rápido; o en una plancha eléctrica o al Bañomaría para que el calentamiento sea suave en el caso de tener un solvente orgánico como el alcohol y evitar que se prenda. La filtración es una técnica común de laboratorio pero importante; consiste en separar un sólido que se encuentra como partículas sólidas o precipitadas en una solución, reteniéndolo en un intermediario. Para realizar una filtración debe contar con tres elementos básicos: un embudo, un vaso colector y un papel de filtro. La filtración puede hacer uso de una bomba de succión en cuyo caso será una filtración con vacío o puede ocurrir sin vacío, esto es por gravedad.El papel de filtro utilizado para precipitados que van a calcinarse debe estar libre de cenizas; la porosidad del papel de filtro debe ser adecuada, los poros deben ser pequeños para que retengan las partículas pero no tanto como para hacer la filtración muy lenta. El doblado del papel es un paso importante en esta técnica, el alumno deberá invertir algo de tiempo en hacerlo de manera adecuada, doblándolo en cuatro para formar un cono con una esquina rasgada a 2 cm del primer doblez. El ángulo del vértice del cono es de 60o y debe ajustarse bien al embudo de vidrio. El embudo puede ser de vidrio de 50, 70 ó 100 mm de diámetro; puede tener el extremo como tubo largo llamado embudo de vástago largo pero también puede ser de vástago corto. Un vástago largo permite acelerar la filtración. El vástago debe estar siempre conlíquido y no con burbujas, esto se logra con un buen plegado del papel de filtro y su adaptación al embudo.

Figura 1: EQUIPO DE FILTRACIÓNEl lavado de un precipitado consiste en añadir una cantidad pequeña del líquido de lavado al precipitado, la mayor parte del cual debe quedar aún en el vaso.

La decantación es una técnica que consiste en dejar sedimentar un precipitado que

se ha formado en el transcurso de una reacción y luego separar el líquido sobrenadante, esto es, decantar el líquido vertiéndolo a un vaso colector. Para lograr que el precipitado este más compacto se puede someter a centrifugación colocándolo en una centrífuga.

III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Experimento 1: Separación de los componentes de una mezcla sólida de CaCO3 , NaCl y SiO2

TECSUP-PFR Química

Indicaciones para la separación de la mezcla: 1. Pese 2,00 gramos de mezcla problema en un trozo de papel aluminio y

póngalos a un vaso de precipitados de 100 mL. 2. Adicione lentamente 10 mL de agua agitando continuamente. 3. Filtre por gravedad a través de un papel de filtro (previamente pesado)

en un embudo y recoger el filtrado en una probeta graduada. 4. Pese una cápsula de porcelana limpia y seca, añada 5,00 mL del

filtrado y someta el conjunto a evaporación. 5. La cápsula debe taparse con un vidrio de reloj previamente pesado.6. Cuando el solvente en la cápsula se haya evaporado y el componente

esté seco, deje enfriar el conjunto a temperatura ambiente y pese. Luego vuelva a calentar por 5 min, deje enfriar y pese de nuevo. El procedimiento se repite hasta obtener un peso constante.

7. Añada más agua destilada al vaso de precipitados con el fin de lograr la transferencia de todo el resto de la mezcla sólida al papel de filtro.

8. Adicione lentamente, con una pipeta, 10 mL de HCl 4.0 M al sólido en el papel de filtro.

9. Luego lave el sólido del papel de filtro con agua destilada utilizando el frasco lavador (Piceta).

10. Coloque el papel a la acción del calor hasta lograr la sequedad. Retire del calor cuando este seco y pese.

11. Repita el calentamiento otros 2 min. Pese nuevamente y repita el procedimiento hasta peso constante.

Diagrama de flujo del proceso de separación de Mezcla

TECSUP-PFR Química

Cálculos

% en masa de cada componente =masaobtenidamasa inicial

x 100

1. Para llenar durante el laboratorio:Masa de cápsula de porcelana vacía:…………………….Masa de vidrio de reloj: ……………………………..Masa de la capsula de porcelana + el NaCl obtenida + la luna de relojMasa del NaCl

Masa inicial de mezcla (g)

Volumen (mL) de solución de NaCl obtenida de filtración

Volumen (mL) de solución de NaCl para evaporar

Masa de NaCl seco obtenido.

% de NaCl que hay en la mezcla.

2. Para llenar durante el laboratorio:

Masa del papel de filtro

Masa de papel de filtro + SiO2

Masa de SiO2 seco obtenido.

% de SiO2

que hay en la mezcla.

% de CaCO3 que hay en la mezcla.

1. Describa las dificultades asociadas a la separación de los componentes de la mezcla problema

2. Que significa calentar hasta obtener un “peso constante”3. Consigne las características de la balanza usada

TECSUP-PFR Química

4. Si Ud. pesa la cápsula caliente que errores puede generar5. Por uso papel aluminio6. Cuál es la diferencia entre una pipeta y una probeta7. Cuál es el objetivo del uso del vidrio de reloj en la evaporación.

Experimento2: separación de los componentes de una mezcla liquida por destilaciónArmar un equipo de destilación colocar la muestra problema en un balón de fondo redondo,anotar las propiedades físicas de la muestra problema, calentar suavemente y registrar la temperatura, recoger el destilado en un matraz hasta que la temperatura este constante, y cuando varia la temperatura cambiar el colector.Repetir esta operación hasta que termine esta operación.1. ¿Basándose en el punto de ebullición que sustancias encontró en la

mezcla?2. ¿Cuál es el principio en que se basa la separación de estos

componentes?3. ¿En qué procesos industriales se relacionan en este experimento?4. ¿El agua bidestilada como la obtendría?Experiencia 3: separación de una mezcla sólido-líquida por decantación y sedimentaciónColocar la mezcla problema en un embudo de separación o embudo Imhoff colocado en un soporte y debajo del colocar un vaso precipitado y dejarlo reposar por 10 minutos y proceder a la separación.¿Qué factores favorecen el proceso de decantación?¿En la potabilización del agua en qué etapa se usa esta operación?Experiencia 4: separar doscomponentes de una mezcla sólida mediante loa sublimaciónColocar 0,5g de muestra problema en una cápsula de porcelana y cubrir con un embudo al cual se le ha adherido papel filtro de masa conocida, luego calentar suavemente haciendo uso de la campana de extracción.Registrar las características del compuesto presente en el papel filtro y el compuesto que queda en la capsula de porcelana.Encontrar el porcentaje de la sustancia sublimada.Identifique en que procesos industriales y de la vida diaria se lleva acabo la sublimación

ChemLabCristalización fraccionada.Introducción:La técnica de la cristalización fraccionada es usada por los químicos para separar mezclas de sustancias disueltas (sales) en un disolvente en sus componentes puros (sales). Esto se consigue debido a la diferencia de solubilidad de las distintas sales en un disolvente dado en función de la temperatura. La disolución conteniendo la mezcla es evaporada hasta que la sustancia menos soluble (sal) cristaliza.En este experimento tendrás una muestra conteniendo dicromato de potasio K2Cr2O7 y cloruro de sodio NaCl, que son sustancias iónicas solubles en agua, con diferentes solubilidades en función de la temperatura. El cloruro de sodio es una sustancia que no cambia su solubilidad apreciablemente con la temperatura entre los rangos de 0ºC a 100ºC, mientras que la solubilidad del dicromato de potasio aumenta 16 veces en el mismo rango de temperaturas. Esta propiedad será utilizada para separar la mezcla de las dos sales de una disolución.

TECSUP-PFR Química

Procedimiento:Paso 1. Preparación de la disolución de las dos sales. Paso 2. Enfriamiento de la disolución. Paso 3. Separar el dicromato de potasio sólido de la disolución. Paso 4. Extraer el sólido del filtro. Paso 5. Extraer el cloruro de sodio de la disolución.

DESTILACIÓN SIMPLE DE COMBUSTIBLES LÍQUIDOS TEORÍAEn esta simulación vamos a realizar una destilación simple de petróleo no refinado (crudo). Del petróleo no refinado se separan la gasolina, keroseno y aceite lubricante. La simulación tiene similitudes con la destilación Hempel ASTM 285 en cuanto a los componentes. Aquí se especifican el procedimiento, aparatos y cálculos, dejando al usuario la interpretación.SIGNIFICADOEsta prueba se suele hacer con frecuencia para determinar la calidad del barril de crudo o para fijar su precio. Un petróleo ligero llevará más gasolina y diésel y tendrá consecuentemente mayor precio. Un crudo denso tendrá más petróleo de calefacción y lubricante y por ello menor precio. Mediante esta prueba se puede estimar el porcentaje de gasolina en un crudo, sabiendo que esta fracción (este componente) destila entre la temperatura ambiente y 200ºC (392 ºF). El contenido en keroseno se puede estimar

teniendo en cuenta que destila entre 200 y 275oC (527oF). La fracción

restante hierve a más de 275oC y su cantidad sirve para estimar el contenido en lubricante del crudo. Los resultados de esta prueba puede servir para comparar el contenido de hidrocarburos de los distintos tipos de crudo.Informe Escribe un informe de esta práctica de laboratorio. Las tablas de datos se incluirán como apéndices A y B para las partes A y B respectivamente. En la parte A incluir lo siguiente:

1. Dibujar dos gráficas con los resultados. En la primera representar la temperatura (oC) vs volumen de destilado. En la segunda representar la temperatura (oC) vs porcentaje de destilado. Recuerda rellenar todos los componentes necesarios para los gráficos. Observa en el gráfico un ejemplo de lo que se pide.

Análisis gravimétrico de cloruros. Introducción:El análisis gravimétrico es un método para determinar la cantidad de un reactivo que se encuentra en una muestra, convirtiéndolo mediante una reacción química en otro conocido compuesto que puede ser aislado y pesado.En este experimento conoceremos la composición de un cloruro desconocido (XCl), haciendo reaccionar los iones cloruro con iones plata, produciendo un precipitado de cloruro de plata. El cloruro de plata posteriormente se separa por filtrado y se pesa. Basándonos en proporciones estequiométricas de los iones cloruro y plata (1:1) podemos determinar la cantidad de cloro que tenía el cloruro desconocido.

Ag+ (aq) + Cl- (aq) -> AgCl (s)

TECSUP-PFR Química

Comenzaremos el experimento añadiendo al agua una muestra XCl desconocida pesada; el compuesto XCl se disociará en el agua formando los iones Cl- y X+:

XCl (s) + H2O -> X+ (aq) + Cl- (aq)Se añade luego una disolución 1M de AgNO3, que servirá de fuente de iones Ag+; mientras se está añadiendo, aparecerá un precipitado de AgCl. Se añadirá AgNO3 hasta que no se forme más precipitado ya que el cloruro de la muestra actúa de reactivo limitante. El exceso de AgNO3 que se haya vertido, por tanto, no es importante. Posteriormente se filtra el precipitado de AgCl y se pesa.Conocida la masa del precipitado de AgCl, podemos determinar cuántos moles de AgCl hay en el precipitado:Moles de AgCl = masa de AgCl / Masa molar de AgCl = masa de AgCl / 143,32Podemos determinar el % de cloruro presente en la muestra desconocida:Moles de Cl- = moles de AgClMasa de Cl- en la muestra de XCl = (moles de Cl-)x(masa atómica del Cl- = 35,4527)% de Cl- en la muestra = (masa de Cl- en la muestra de XCl / masa de la muestra de XCl)x100%

IV. Cuestionario1. Se tiene15 gramos de una mezcla que contiene CaCO3, NaCl y SiO2.

Para separarla en sus componentes se la agregó agua y luego filtró (papel de filtro = 0,8 g) obteniéndose 25 mL de solución. De esta solución, se colocó el 50 % en una cápsula de porcelana para evaporación obteniéndose 2 g de un sólido. Al sólido que quedó en el papel de filtro se le agregó suficiente HCl para separar otro componente de la mezcla. Luego se procedió a enjuagar con agua al papel de filtro que contiene al tercer componente. Luego se llevó a la estufa hasta que secó el papel y su contenido. El papel de filtro y su contenido seco pesaron 1,5 g.Calcule el porcentaje en peso de cada uno de los tres componentes de la mezcla.

2. Calcule la composición porcentual en masa del H2SO4.3. Cuál es la masa de Ca que existe en 0,5 kg de CaCO3 .4. Con frecuencia se agrega fluoruro de estaño (II) (SnF2) a los

dentífricos como un ingrediente para evitar las caries. ¿Cuál es la masa de F en gramos que existe en 48,6g de compuesto?

5. Durante muchos años, la recuperación del oro – es decir, la separación del oro de otros materiales – implicó el uso de cianuro de potasio:

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O 4KAu(CN)2 + 4KOH¿Cuál es la mínima cantidad de KCN, en moles, que se necesita para extraer 275g (alrededor de una onza) de oro?

TECSUP-PFR Química

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 3

1. ¿Por qué el hidrógeno se combina fácilmente para formar el agua?2. ¿Por qué hay dos átomos de hidrógeno por cada átomo de oxígeno en la

molécula de agua?3. ¿Las propiedades de los compuestos son similares o diferentes a las de

los elementos que los constituyen?4. Por qué los elementos se combinan para formar compuestos?5. ¿Cómo podemos predecir las proporciones de los elementos que

constituyen los compuestos?6. ¿Por qué es importante la forma de una molécula?7. La expresión “del veneno al condimento” en la obtención del NaCl,

¿qué comentario merece?8. Escriba la diferencia y la semejanza entre los enlaces covalentes y

iónico9. ¿Por qué la grasa es soluble en disolventes polares y no en el agua?10. ¿Por qué los sólidos iónicos son generalmente solubles en líquidos

compuestos de moléculas polares tal como el agua, pero no lo son en la mayoría de solventes no polares?

11. Realice la estructura Lewis de: BeCl2, BCl3, AlF3, PF5, SF6, (CO3)2-

LABORATORIO 3ENLACE QUÍMICO

Objetivo Identificar el tipo de enlace de acuerdo a la conductividad eléctrica Comparar el comportamiento de distintas sustancias en base La

naturaleza de las sustancias

Fundamento teóricoUn en lace químico es la fuerza existente entre dos átomos, cualquiera que se a su naturaleza. La estructura electrónica de los átomos y de sus orbitales perite explicar el comportamiento de los átomos para formar enlaces molecularesLa formación de un enlace químico implica disminución neta de la energía del sistema y se incrementa la densidad electrónica

Enlace iónico o electrovalente. Se produce por la transferencia completa de uno o más electrones de un átomo o grupo de átomos a otro, debido a la marcada diferencia de electronegatividades. El átomo que ha perdido uno o más electrones de valencia posee una carga positiva o más i se llama ion positivo o catión. El átomo que ha ganado uno o más electrones posee carga negativa i se llama ion negativo o anión. A estos iones se les conoce como electrolitos, porque éstos conducen la corriente eléctrica. Así también, los compuestos que poseen enlaces iónicos son solubles en agua y entere sí

Enlace covalenteSe produce por el compartimiento de dos o más electrones entre átomos debido a la poca o ninguna diferencia de electronegatividades. Estos compuestos no transportan la corriente eléctrica.

TECSUP-PFR Química

En los enlaces covalentes se considera que la valencia de u átomo es igual al número de pares electrónico que él comparte. La mayoría de compuestos orgánicos son de carácter covalente, insolubles en agua.Enlace coordinado, enlace donador aceptor, se forman cuando un par de electrones de un átomo de una de las especies se une con el orbital incompleto del átomo de otra especie ejemplo el ion hidronio En la múltiple, se da cuando, comparten más de un par de electrones entre un átomo y otro, produciéndose dobles y triples enlaces.La regla del octeto establece que al formarse un enlace químico los átomos ganan, pierde o comparten electrones de tal manera que la capa de valencia de cada átomo contenga ocho electrones.

Parte experimentalExperiencia 1. Conducción de la corriente eléctrica Instalar los sensores de conductividad Pasco Armar el equipo de conductividad Ha u va so de 200mL limpio y seco agregar 50 mL de agua destilada Introducir los electrodos del equipo dentro de la solución y medir la

conductividad Devuelva el agua destilada al frasco de origen. Lavar y enjuagar los electrodos y el vaso de precipitados Continuar el experimento realizando los pasoso anteriores utilizando

diferentes soluciones :a) Solución de cloruro de sodio b) Solución de sulfato de cobrec) Solución de sacarosad) Una bebida hidratante comerciale) Agua de batería

Anote los datos y resultados e interprete la conductividad con la estructura y la hidratación.

Por qué la luminosidad es más intensa en algunos casos Ordene solo resultados en base al porcentaje de carácter iónico

Experimento 2. Solubilidad y tipo de enlace En tubos de ensayo colocar unos cristales o un mL de solución de las

siguientes sustancias: NaCl, CuSO4,NaOH, azúcar, etanol, propanol, CH3COOH, aceite, gasolina, entre otras.

Añadir 2mL de agua Agitar fuertemente y observar si se disuelve o no En otros tubos de ensayo colocar 1mL de aceite y otras sustancias

proporcionadas por el profesor, y añadir 1mL de bencina, agitar fuertemente y observar si se disuelve o no

Relacione la solubilidad o insolubilidad con el tipo de enlace químico. Proponga esquemas de la solvatación

ChemLabEnlace QuímicoIntroducción:Objetivo: Aprender las propiedades de los compuestos con enlaces iónicos y con enlaces covalentes Los compuestos químicos son combinaciones de átomos unidos entre sí mediante enlaces químicos. Estos enlaces químicos son básicamente de dos tipos: iónicos y covalentes. Los enlaces iónicos se producen cuando existe transferencia de uno o varios electrones de un átomo a otro átomo.

TECSUP-PFR Química

En este proceso aparecen iones positivos y negativos. En compuestos con enlaces únicamente covalentes los átomos unidos comparten los electrones implicados en los enlaces. Los rizos y ondas en el pelo son el resultado de enlaces iónicos, covalentes y de puentes de hidrógeno entre las cadenas de átomos que forman los folículos capilares. La estilización capilar producida por la humidificación o calentamiento es una forma de cambiar estos enlaces iónicos y de puentes de hidrógeno para conseguir una nueva forma. Estos cambios son temporales y desaparecen con el lavado del cabello. En las "permanentes", sin embargo, se rompen y reestructuran los enlaces covalentes. Esta es la razón por la que no desaparecen con el lavado. Las propiedades físicas de las sustancias, tales como punto de fusión, solubilidad y conductividad nos dan mucha información sobre los tipos de enlaces en los compuestos. En este experimento se estudiarán estas propiedades y nos posibilitarán la clasificación de los enlaces de los compuestos en iónicos o covalentes.

Cuestionario1. Dar las representaciones de : a) orbitales , b) puntos, c) rayas para los

enlaces delos siguientes moléculas : Cl2, HCl, NH3 H2SO4 , HNO3, H2O, NH4Cl, CH3CH3

2. Predecir la forma de enlace del ion BF4-

3. ¿Qué condiciones se requieren para que dos átomos se combinen y formen enlace iónico, covalente e intermedio?

TECSUP-PFR Química

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 4

1. Investigue el significado de una solución de dextrosa al 3%2. ¿Cómo se prepara el suero fisiológico al 4% masa – volumen?3. ¿Qué significa la composición del fertilizante 20:20:20? 4. ¿Qué factores modifican la solubilidad de una sustancia sólida y liquida?5. ¿Cómo se prepara una solución saturada y sobre saturada de NaCl?6. ¿Cuáles son los pasos para preparar 400mL de una solución 0,7Msi se

debe pesar 5,25g del soluto?7. Se desea preparar 600mL de una solución 0,5M de hidróxido de Potasio.

¿Cuánto de peso de hidróxido de Potasio se utilizará?8. Se dispone de 40g de ácido Nítrico y se disolverá en una fiola de

1000mL. ¿Qué concentración Normal tendrá la solución?9. ¿Cuál es la molaridad del ácido Sulfúrico original de fábrica que tiene

una concentración de 97% y una densidad de 1,84g/mL?10. Que datos debe consignar la etiqueta de un frasco, que contiene una

solución.11. Revisar ChemLab: Preparación de una solución Buffer

LABORATORIO 4

PREPARACION DE SOLUCIONES

Objetivo Conocer los diferentes modos de preparar soluciones en unidades

físicas y químicas. Preparar soluciones normales (N) y molares (M) Preparar soluciones físicas % en peso, % en volumen

Equipos y materialesHaga una lista de equipos y materiales utilizados.

IntroducciónLas actividades dentro de un laboratorio químico exigen el uso de soluciones, preparadas de formas muy particulares, según el uso que se necesite y de esta manera saber dosificar solutos de una manera exacta, dependiendo del peso y volumen usado.

NormalidadPara el caso de soluciones que serán utilizadas para la titulación (método químico de análisis) es muy importante establecer por medio de la unidad número de equivalente químico, que se define como:

#eq-g= masa del soluto/peso equivalente

Peso equivalente= masa molecular/cantidad de H+ u OH-

Normalidad (N)= #equivalente-gramo/Volumen de solución (litros)

MolaridadCuando se desea que el soluto este expresado en moles, se prefiere usar este tipo de unidad, el cual indica claramente, lo siguiente:

Molaridad (M)= número de moles/Volumen de solución (litros)

TECSUP-PFR Química

Número de moles= masa de soluto/masa molecular (PM)

Porcentaje en peso (% m/m)Es una unidad comercial, se usa para intercambiar o comercializar solutos en solución, como es el caso del alcohol etílico, soda cáustica, pinturas, pegamentos, etc.

% Peso de a = (masa de a/masa total) x 100

Porcentaje en volumen (% v/v)Es una unidad comercial, se usa para intercambiar o comercializar solutos en solución, como es el caso licores, en todo caso generalmente se utiliza cuando el soluto está en estado líquido.

% Volumen de a = (Volumen de a/Volumen total) x 100

EXPRESIONES IMPORTANTES DEL MANEJO DE SOLUCIONES

M =

nstoV sol

=w sto

M . V sol

Donde: M : molaridad, M, mol/Lnsto : moles de soluto, mol

w sto : masa del soluto, g

M : masa molecular del soluto, g/mol

V sol : volumen de la solución, L

Ecuación de dilución:

Ndil . V dil=Ncc . V cc

Donde:Ndil : normalidad de la solución

diluidaV dil : volumen de la solución

diluidaNcc : normalidad de la solución

concentradaV cc : volumen de la solución

concentrada

N=¿eqstoV sol

=wsto

pe . V sol=wsto . θ

M . V sol=M . θ

Donde:N : Normalidad, N, eq/L

¿eq : número de equivalentes del soluto

TECSUP-PFR Química

pe : peso equivalente, g/eqw sto : masa del soluto, g

M : masa del soluto, g/mol

V sol : volumen de la solución, L

θ : Nº de H+ o OH-; Nº de e-, etc

%vv=V stoV sol

x 100

Donde:

%vv

: porcentaje en volumen

V sto : volumen del soluto

V sol : volumen de la solución

% =w stow sol

x 100

Donde:% : porcentaje en

masaw sto : masa del

solutow sol : masa de la

solución

PROCEDIMIENTO

1. Preparar 50 mL de solución 0,1N de hidróxido de sodioDisponer de una fiola de 50 mL, calcular el peso de hidróxido de sodio a usar.Una vez calculado, agregar el hidróxido sodio a un vaso y añadir 10ml de agua destilada para disolver y agite con una Bagueta la disolución transferir a la fiola y repetir este proceso 2 veces. Enrasar la fiola agregando agua destilada hasta el aforo, tomando en cuenta el menisco formado, está última etapa usar una Piceta para alcanzar el nivel final.

2. Preparar 50 mL de solución de Cloruro de sodio0,2 M.Disponer de una fiola de 50 mL; calcular el peso de cloruro de sodio a usar, una vez calculado, agregar el cloruro de sodio pesado y luego disuelto en 10ml de agua destilada transferir a la fiola (repetir el proceso 2 veces). Enrasar la fiola, tomando en cuenta el menisco formado, está última etapa usar una Piceta para alcanzar el nivel final.

3. Preparar una solución de 50 g al 4% en peso de azúcar doméstica.Disponer de un vaso de 100 mL, calcular el peso de azúcar a usar, una vez calculado, agregar el azúcar pesado al vaso y agregar el resto del peso de agua, y luego disolver completamente (agitando).

TECSUP-PFR Química

4. Preparar una solución de 50 mL al 2% en volumen de alcohol etílico.Disponer de un vaso de 100 mL, calcular el volumen de alcohol etílico a usar, una vez calculado, agregar el alcohol etílico medido al vaso y agregar el resto del volumen de agua, y luego disolver completamente (agitando).

5. Preparar 50 mL de H2SO4 0,1 N a partir de HCl 2N.Utilice fiola de 50 mL. Haga los cálculos pertinentes y utilice pipeta y propipeta para sacar el ácido requerido. Deposítelo en la fiola de 50ml y enrase.

1. Que puede concluir de los resultados obtenidos y su relación con el objetivo

2. Comente las dificultades que tuvo en el desarrollo de cada una de las experiencias

3. Como podría mejorar el resultado de cada una de las experiencias realizadas

4. En la medición de líquidos que relación de exactitud hay entre fiola, pipeta, probeta y vaso precipitado.

5. Cuál es la diferencia entre exactitud y precisión6. Identifique errores sistemáticos determinados indeterminados7. Como realizaría la gestión de estas soluciones, cuál de las “Rs”

corresponde

ChemLabSoluciones BufferIntroducción:Los buffer o disoluciones tampón son disoluciones que se oponen al cambio de pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base. Contienen un componente ácido para neutralizar los iones OH- y un componente básico para neutralizar los iones H+. Por ello, es esencial que estos dos componentes coexistan sin que uno neutralice completamente al otro. Frecuentemente estas disoluciones buffer se componen de pares conjugados ácido-base débil; por ejemplo, ácido acético HC2H3O2 con su base C2H3O2

-.Si tenemos un ácido débil, HX, y su base conjugada, X -, ocurre el siguiente equilibrio:

HX (aq) H+ (aq) + X- (aq)

Donde la constante de equilibrio para la reacción es:

Ka = {[H+][X-] / [HX]}

Si se añade una cierta cantidad de iones H+, el descenso de pH queda limitado por un desplazamiento hacia la izquierda del equilibrio. Como consecuencia la concentración [H+] disminuye y el pH se mantiene casi constante. Si se añade una cierta cantidad de iones OH-, reaccionarán con los iones H+

para formar agua. El incremento de pH queda limitado por un desplazamiento hacia la derecha del equilibrio. Como consecuencia, la concentración [H+] permanecerá casi constante.

TECSUP-PFR Química

Las disoluciones buffer más útiles son aquellas que tienen concentraciones similares de HX y X-, pudiendo absorber con igual capacidad tanto ácidos como bases. A la hora de elegir un par conjugado ácido-base para formar un buffer para un pH específico, los buffer más efectivos son los que tienen el pH dentro de un rango de 1.0 dentro del pKa del ácido conjugado donde pKa=-log Ka.La capacidad del buffer es la cantidad de ácido o base que el buffer puede aceptar sin que varíe significativamente el pH. Cuanto más cantidad del par ácido-base conjugado, más resistente es a los cambios de pH. Si asumimos que la cantidad de ácido o base añadida es menor que el 5% de la molaridad del ácido/base conjugado y despejamos en la constante de disociación del ácido, obtenemos:

[H+] = Ka {[HX] / [X-]}

Podemos usar esta relación para determinar el pH de una disolución buffer:Tomando logaritmos y cambiando de signo:

-log [H+] = -log [Ka {[HX] / [X-]}] = -log Ka - log {[HX] / [X-]}

Sabemos que -log [H+] = pH y -log Ka = pKa. pH = pKa - log {[HX] / [X-] } = pKa + log { [X-] / [HX] }

En general: pH = pKa + log {[base] / [ácido]}

Esta relación es conocida como ecuación de Henderson-Hasselbalch.

Procedimiento:Preparación de la disolución buffer:Valoración de un ácido débil con una base fuerte:Valoración de una disolución buffer con una base fuerte:Valoración de una disolución buffer con un ácido fuerte:

Preguntas:¿Qué conclusiones se pueden sacar de la curva de valoración de un ácido débil con una base fuerte, comparando con la curva de valoración del buffer con una base fuerte? ¿Qué conclusiones se pueden sacar de la curva de valoración de un buffer con una base fuerte comparando con la curva de valoración del buffer con un ácido fuerte?

CUESTIONARIO

1. Indicar los pasos para preparar 250mLde una solución 0,8 M de hidróxido de sodio

b. Indicar los pasos para preparar una solución de ácido acético (vinagre) al 3% v/v

2. Calcular cuántos gramos de ácido sulfúrico al 90% son necesarios para preparar 600 mL de una disolución 0,5 Normal de H2S04

3. Determinar la Molaridad y la Normalidad de una disolución que contienen 60 gramos de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2 en 0,75 litros de disolución.

TECSUP-PFR Química

4. Calcule el peso de hidróxido de sodio contenido en 300 mL de una disolución al 4,5% en peso de NaOH. La densidad de la disolución es1,3 g/ml.

5. ¿Qué cantidad de soluto está contenido en 400 mL de una disolución que contiene el 75% en peso de soluto? La densidad de la disolución es de 1,15 g/mL.

6. Calcule la molaridad de una disolución que contiene 85 g de H3PO4 en 600 mL

7. Establecer las relaciones que existen entre molaridad y normalidad de los siguientes reactivos: H3PO4, Ca(OH)2, Sr(OH)2, K2Cr2O7 .

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 5

1. ¿Dónde ha escuchado el término ácido – base o pH? ¿Qué tipo de productos de uso común usan estos términos?

2. ¿Cuáles son algunas de las propiedades de los ácidos y las bases?3. ¿Qué es pH y cómo se relación con los ácidos y las bases?4. De la siguiente tabla ¿Qué significan los valores de conductividad?

Comente sobre el ácido clorhídrico, agua destilada y el hidróxido de sodio.

0.1 M HCl Agua destilada 0.1 M NaOHProbador de conductividad

Luz Sin luz Luz

Sensor de conductividad (uS/cm)

32 227 15 16 658

5. ¿Qué iones están involucrados en cada una de las soluciones medidas? ¿Cuál es la concentración de cada uno de los iones presentes?

6. ¿Cómo se definen los ácidos y bases en términos de iones H+?7. ¿Qué sucede con las concentraciones de H3O+ cuando un ácido es

adicionado al agua? ¿Cuándo una base es adicionada al agua?8. Compare la concentración de los iones H3O+ en los ácidos, bases y

soluciones neutras con sus valores de pH.9. ¿En qué se diferencia una escala logarítmica de una escala lineal?

¿Cuándo se prefiere una escala logarítmica sobre una escala lineal? ¿Una escala lineal o una escala logarítmica cubre un amplio rango de valores?

10.¿Qué es pH? Relacione la concentración de iones H3O+ respecto al pH.11.Una solución de pH 4 tiene más o menos iones hidronio que una

solución con pH 7? 12.Calcule la concentración de iones H3O+ de una solución desconocida

que tiene un pH de 10,6.

TECSUP-PFR Química

13.Calcule la concentración de iones hidronio de una solución desconocida que tiene un pH de 2,2.

14.Investigue porque los indicadores orgánicos generan diferentes colores en medio ácido y en medio básico.

15.Investigue los principales ácidos fuertes y ácidos débiles; bases fuertes y bases débiles.

16.Escriba la ecuación de la reacción del gas SO2 con el agua.17.Investigue el manejo adecuado de ácidos concentrados y bases

concentradas en solución acuosa.18.Escriba la ecuación de la reacción del hidróxido de sodio y el ácido

clorhídrico.19.Defina los siguientes términos según la teoría de Bronsted y Lowry:

ácido-base, ácido conjugado, base conjugada. De un ejemplo de cada uno de ellos.

20.Distinga entre ácido fuerte y ácidos débiles, dar ejemplos de cada clase.

21. ¿Qué quiere decir que el agua es anfiprótica?22. ¿Cómo puede actúa el amoniaco como base si la formula NH3 no muestra

iones hidróxido?23. ¿Cuál es la diferencia entre exactitud y precisión?24. ¿Qué se entiende por calibrar?25. Revisar ChemLab: Valoración Ácido-Base

LABORATORIO 5

ÁCIDOS Y BASES

Objetivos:

Identificar los indicadores ácido-base más comunes. Identificar la naturaleza ácida o básica de algunas sustancias. Sintetizar algunos ácidos. Sintetizar algunas bases. Aplican el concepto de neutralización. Aprenderán a escribir ecuaciones químicas de neutralización.

Equipos y materiales:

Haga una lista de equipo, materiales y reactivos utilizados

PROCEDIMIENTO

PARTE 1Mediante el empleo de indicadores concluiremos si una solución es ácida o alcalina:EXPERIMENTO 1:Agregue en un tubo de ensayo 2 mL una solución de ácido clorhídrico 0,1 M, enseguida adicionar 2 gotas de fenolftaleína. Observe lo que sucede.

EXPERIMENTO 2Agregue en un tubo de ensayo de 2ml, una solución de hidróxido de sodio 0,1 M, enseguida adicionar 2 gotas de fenolftaleína. Observe lo que sucede.

Completar la siguiente tabla:

TECSUP-PFR Química

Medio ácido Medio básico Fenolftaleína

EXPERIMENTO 3

Repetir el procedimiento anterior pero esta vez use como indicador una solución de rojo de metilo.Completar la siguiente tabla indicando colores:

Medio ácido Medio básico Rojo de metilo

EXPERIMENTO 41. Ingrese al programa PASCO Capstone TM2. Inicie un nuevo experimento en el Sistema de recolección de datos.3. Conecte el sensor de pH al sistema de recolección de datos.4. Colocar 5 mL de solución buffer de pH 4 en un vaso de 50 ml y 5 ml

de solución buffer de pH 10 en otro vaso de 50 ml. Use estas soluciones para calibrar el sensor de pH.

5. Usando el término exactitud y precisión explique por qué es necesario calibrar el sensor de pH.

6. Configure el sistema de recolección de datos para que lea manualmente el pH para diferentes productos químicos en un cuadro. Defina productos químicos comunes como la data de texto ingresada manualmente.

7. En tubos de ensayos limpios y secos, etiquete los nombres de las sustancias escogidas.

8. Adicione 5 ml de cada una de las sustancias en los tubos de ensayo correspondientes. Cada tubo debe ser llenado hasta una tercera parte.

9. ¿La cantidad de líquido usado en cada ensayo necesita ser exacta? Explique.

Recolección de datos10.Inicie un conjunto de data muestreada manualmente.11.Colocar el sensor pH en la primera muestra, asegúrese que el bulbo

del sensor del pH está completamente sumergido en la solución. 12.Deje el sensor de pH en la solución hasta que la lectura se estabilice

aproximadamente por 1 min. Grabe el punto de la data. 13.Retire el sensor de la muestra y enjuague con agua limpia. 14.Repita este paso hasta determinar el pH de todas las muestras.Nota: recuerde lavar el sensor de pH cada vez que cambie de solución.15.¿Por qué es necesario lavar el sensor de pH después de cada muestra

medida?16.Cuando termine de registrar sus datos detenga el set de datos.17.Guarde su archivo de datos y haga la limpieza.

Análisis de datos

TECSUP-PFR Química

1. Calcule los iones hidronio en cada una de las sustancias usadas a partir de los valores de pH. Siga los siguientes pasos en su sistema de recolección de datos.

a. Ingrese la ecuación en la calculadora del sistema de recolección de datos.Concentración = 10^-(pH)

b. Agregue una columna en su sistema de recolección de datos para mostrar la concentración de iones hidronio calculado.

2. Copie el pH y la concentración de iones hidronio de su recolección de datos a la columna correspondiente en la tabla siguiente.

Sustancia pH H3O+ (M)1 Vinagre2 Jugo de limón3 Bebida carbonatada4 Limpiador de vidrios5 Agua de caño6 Leche7 Café8 Polvo de hornear9 Jabón líquido10

Lejía

3. Muestre la concentración del hidronio vs pH en un gráfico.4. Imprima una copia del gráfico, rotule el gráfico eje X y eje Y

incluyendo las unidades.5. Dibuje un diagrama de dispersión la concentración de iones hidronio

vs pH en una escala logarítmica.PARTE 2: Realizaremos Síntesis de algunas sustancias:EXPERIMENTO 5: Síntesis del ácido carbónicoEn un matraz Erlenmeyer de 250 ml agregue 100 ml de agua destilada y adicione 3 gotas de indicador rojo de metilo, luego introduzca un sorbete (de los usados para tomar bebidas gasificadas) y sople por espacio de 15 minutos. Observe lo ocurrido. Escriba la ecuación de la reacción.EXPERIMENTO 6: Síntesis del ácido sulfurosoEn una cápsula coloque un poco de flor de azufre y haga un montículo con él; encienda la parte superior del montículo. Tape la cápsula con una luna de reloj y cuando el ambiente del recipiente este lleno de gas introduzca una tira de papel de tornasol humedecida con agua destilada. Observe lo que sucede.1. ¿A qué color vira el papel de tornasol? ¿Qué indica esto?2. Escriba la ecuación química que ocurre entre el gas que se encuentra en

el vaso de precipitación y el agua que contiene el papel de tornasol. Indique los estados de agregación.

3. ¿Cuál es el nombre del compuesto que hace virar el color de la solución?EXPERIMENTO 7: Síntesis del hidróxido de calcioEn un vaso de precipitación de 100 ml agregue 50 ml de agua destilada y luego con ayuda de una espátula adicione una pizca de óxido de calcio, agite hasta disolver el sólido; luego adicione 2 gotas de fenolftaleína. Observe lo que sucede.1. ¿Cuál es el nombre comercial del óxido de calcio?2. ¿Qué ocurre cuando se agrega la fenolftaleína? ¿Por qué ocurrió esto?

TECSUP-PFR Química

3. ¿Cuál es el nombre IUPAC y el nombre comercial del compuesto que hace virar el color de la fenolftaleína?

EXPERIMENTO 8: Síntesis del hidróxido de magnesioSostenga con una pinza metálica una tira de cinta de magnesio y enciéndala con ayuda de un mechero bunsen. Observe lo que sucede. Luego coloque los restos de la cinta de magnesio dentro de un vaso de precipitación de 100 mL y adicione 50 mL de agua destilada; disuelva el sólido y luego agregue 2 gotas de fenolftaleína. Observe lo que sucede.1. ¿Qué sucede cuando se agrega la fenolftaleína? ¿Por qué ocurre esto?2. Escriba la ecuación química de la reacción entre los restos de la cinta de

magnesio y el agua. Indique los estados de agregación.3. ¿Cuál es el nombre del compuesto que hace virar el color de la

fenolftaleína?4. Los compuestos usados en nuestra experiencia anterior fueron el CO2(g),

SO2(g), CaO(s) y MgO(s). Sabiendo que el C y el S son no metales y el Ca y el Mg son metales, ¿qué propiedad general podría inferir acerca de la naturaleza de los óxidos de los no metales y de los metales al combinarlos con el agua?

PARTE 3: Neutralización usando sensores CapstoneEXPERIMENTO 8En una vaso de precipitación de 100 mL agregue 10 mL de hidróxido de sodio 0,1 M y 2 gotas de fenolftaleína, agite y luego adicione 10 mL de ácido clorhídrico 0,1 M. Observe lo ocurrido. Escriba la ecuación de la reacción.

ChemLabValoración Ácido-Base. Introducción:El agua se disocia (se autoioniza) en los iones H+ (protón, ión hidrógeno) y OH- (ión hidróxido ó hidroxilo) en muy baja proporción:

H2O -> H+ + OH-

En una disolución acuosa neutra, las concentraciones de [H+] y [OH- ] son iguales a 1.0 x 10-7 M. Una disolución ácida es aquella en la que las concentraciones son [ H+ ] > [ OH- ] , y en una disolución básica se cumple que [ H+ ] < [ OH- ]. El pH es una forma de medir la concentración de [H+ ] y se define como :

pH = -log[ H+ ]

En una disolución acuosa neutra, pH = 7. Un valor de pH < 7 nos indica que la disolución es ácida mientras que un valor de pH > 7 significa que la disolución es básica.Una reacción ácido-base es aquella en la que los iones H+ se transfieren de un ácido a una base:

HA + B -> A- + BH+, donde HA es un ácido y B es una base

En este experimento estudiaremos el uso de la valoración, añadiendo pequeñas cantidades de base a un ácido y recogiendo los datos de aumento de pH. Podemos realizar una gráfica de los valores de pH en función de la cantidad de base añadida, resultando una curva de valoración. El punto de máxima pendiente de la curva se da en la situación del punto de equivalencia, cuando el ácido ha quedado exactamente neutralizado (sin exceso de base). Debido a la gran pendiente de la curva en el punto de equivalencia, cuando estamos en las proximidades de dicho punto, añadir una pequeña cantidad de base puede resultar en un gran cambio de pH.

TECSUP-PFR Química

Este punto es el punto final de nuestra reacción y puede ser visualizado mediante el cambio de color de un indicador. Un indicador de una reacción ácido-base, es una sustancia cuyo color cambia en un cierto rango de pH. La fenolftaleína es un ejemplo de indicador y cambia de incoloro a rosa cuando el pH de la disolución varía de 8 a 10.En esta simulación usaremos un ácido fuerte y una base fuerte para llevar a cabo la valoración. Ácido y base fuertes son aquellas substancias que se disocian en agua completamente. Añadiremos NaOH (base fuerte) a una disolución de HCl (ácido fuerte). El NaOH neutralizará el HCl, apareciendo como producto de la reacción cloruro de sodio (sal común) y agua:

HCl + NaOH -> NaCl + H2O

Debido a que la proporción estequiométrica de los iones protón e hidróxido es de 1:1, el número de moles de NaOH añadidos desde el inicio hasta el punto de equivalencia es igual al número de moles de HCl:

(Molaridad ácido)x(Volumen ácido) = (Molaridad base)x(Volumen base añadida)

CUESTIONARIO1. Para los siguientes pares ácidos-base: H2CO3 + Sr(OH)2; H2SO4 + Ba(OH)2;

H3PO4 +Ca(OH)2; H2S + KOH . a) Escriba las ecuaciones balanceadas y de nombre a los compuestosb) Escriba las ecuaciones moleculares c) las ecuaciones iónicas totales d) las ecuaciones iónicas netas.

2. Escriba la ecuación molecular, iónica total, iónica neta de la formación de cada una de las sales, mediante la reacción ácido-base adecuada: a)Ca(ClO4)2 b)KCl c)NaNO3 d)Al(C2H3O2)3 e)NH4NO3 f) Na2SO4

3. Escriba las fórmulas de las bases conjugadas de los siguientes ácidos: a) HNO2 b) H2SO4 c) H2S d) HCN e) HCOOH

4. Escriba las fórmulas de los ácidos conjugados de cada una de las siguientes bases: a) HCO3

- b) HS- c) CO32- d) H2PO4

- e) PO32- f) SO4

2-

5. ¿Qué es la constante del producto iónico del agua?6. Escriba la fórmula de cuatro ácidos fuertes, cuatro ácidos débiles, cuatro

bases fuertes y cuatro bases débiles.7. ¿Qué cantidad de NaOH en gramos se necesita para preparar 380mL de

una disolución con pH 11?8. Calcule la concentración de iones H+ de una disolución 0,55 M de NaOH9. Calcule el pH de una disolución 0,06M KOH10. Calcule el pH de una disolución 2,3x10-4M Ba(OH)2

11. ¿Qué es pOH?¿Cómo se relaciona con el pH?12. Si un ácido se adiciona a una solución básica, ¿Qué espera que suceda

con el pH de la solución básica? ¿por qué?13. ¿Por qué una solución 0,2M de HCl es más fuerte que una solución 0,2M

de ácido acético? 14. ¿En qué se diferencia una solución acuosa de una base, de una solución

acuosa de un ácido?15. El agua destilada tiene un pH de 7 y la pasta dental tiene un pH de 10

¿Cuántas veces más tiene el agua con respecto a la pasta dental de iones hidronio?

16. Una solución desconocida tiene una concentración de H3O+ de 6,0x10-10

M, ¿esta solución es acida, básica o neutra?17. Una solución desconocida tiene un pH de 3 ¿esta solución es básica,

ácida o neutra?

TECSUP-PFR Química

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 6

1. Escriba la ecuación de la reacción entre el nitrato de plomo y yoduro de potasio en medio acuoso y cuando los reactivos están al estado sólido.

2. Investigue los diferentes tipos de las reacciones y las formas de verificar una reacción química.

3. Investigue los estados de oxidación de los elementos que constituyen cada uno de los siguientes compuestos: permanganato de potasio, ácido fosfórico, etanol, oro, óxido de cobre, nitrato cúprico, óxido de zinc, nitrato de plomo y yoduro de potasio.

4. Defina y ponga ejemplos de agente oxidante y agente reductor.5. Una cierta mena de molibdeno contiene 0,5% de molibdeno ¿Cuantos

kilogramos tendrían que procesarse para producir 8 kilogramos de molibdeno?

6. La oxidación de un alcohol primario a que sustancias secuencialmente ¿A qué sustancias da origen, en el caso del etanol como sería este proceso?

7. ¿Cuál es el fundamento de la prueba de la determinación de la alcoholemia en la sangre? Investigue.

8. Es posible rediseñar algunos procesos químicos a modo de reducir la cantidad de disolventes y el exceso de reactivos que utilizan. Explique poniendo algún ejemplo.

Δ

Δ

TECSUP-PFR Química

9. El níquel puede obtenerse a partir de minerales que contienen sulfuro de níquel III ¿Calcule cuál sería la máxima cantidad de aleación Cu-Ni con un contenido del 35% de níquel, que podría formarse a partir de una tonelada de mineral con una riqueza del 3,65% de sulfuro de níquel III considérese que el rendimiento global del proceso de obtención del níquel del 72%. Indique también cuantos átomos de níquel habrá en la cantidad total de aleación formada y cuantos moles de átomos de azufre abra en una tonelada de mineral.

10. Revisar ChemLab: Enlace Químico

LABORATORIO 6REACCIONES QUÍMCAS

Objetivos:a. Identificar las reacciones químicas de desplazamiento.b. Identificar las reacciones químicas exotérmicas.c. Identificar las reacciones redox.d. Identificar las reacciones de oxidación.e. Escribir correctamente ecuaciones químicas indicando los estados

de agregación.f. Identificar productos químicos peligrosos para el ambiente.

Equipos y materiales:Haga una lista de equipos y materiales utilizados

PROCEDIMIENTO Y CUESTIONARIO:EXPERIMENTO 1: Reacción entre el Zn(s) y el CuO(s)

1. Pese 0.4 g de óxido de cobre (II) (CuO) y 0.32 g de cinc en polvo y mézclelos removiendo hasta conseguir una mezcla uniforme de color gris.

2. Disponga la mezcla con forma de una “salchicha” de aproximadamente 2 cm de largo sobre una superficie metálica. Caliente un extremo de la “salchicha” desde arriba con la llama de un mechero Bunsen.

3. Observe lo ocurrido. Coloque el sólido formado dentro de un tubo de ensayo y caliéntelo con un mechero Bunsen. Observe lo ocurrido. Luego déjelo enfriar. Observe lo ocurrido.

4. Al tubo de ensayo que contiene el sólido enfriado agregue ácido clorhídrico 2 M y agítelo. Observe lo ocurrido.

5. Decante el líquido del tubo de ensayo dejando sólo el sólido, luego agregar ácido nítrico concentrado (ésta acción realizarla en la campana extractora). Observe ló ocorrido.

(a) CuO(s) + Zn(s)ZnO(s) + Cu(s)

(b) ZnO(s)ZnO(s)

(c) ZnO(s) + HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2O(l)

(d) Cu(s) + HNO3(cc) Cu(NO3)2(ac) + NO2(g) + H2O(l)

blanco amarillo

negro Plateado blanco castaño

soluciónazul

marrón

TECSUP-PFR Química

1. ¿Qué sucede cuando se calienta la “salchicha” con el mechero?2. ¿Cuáles son los productos de la reacción?3. Ud. podría afirmar que la reacción fue ¿exotérmica o endotérmica?

¿Por qué?4. ¿Qué sucede cuando se calienta el sólido blanco, obtenido en la

experiencia de la “salchicha”? ¿Qué ocurre cuando el sólido se enfría en el tubo de ensayo? ¿A qué se debe este fenómeno?

5. ¿Qué ocurre cuando se agrega el ácido clorhídrico al tubo de ensayo?6. ¿Cuál es el sólido que no se disuelve en el ácido clorhídrico?7. ¿Qué ocurre cuando al sólido de la experiencia anterior se le adiciona

ácido nítrico?8. ¿Cuál es el gas que se desprende de la reacción? ¿De qué color es

este gas?9. ¿Cuál es el compuesto que está en la solución y que tiñe a ésta de

azul?10.¿Por qué el ácido nítrico puede disolver al sólido (obtenido en la

pregunta 5) y el ácido clorhídrico no?11.El nitrato de cobre (II) obtenido en nuestra experiencia de laboratorio,

¿se puede desechar por el fregadero? ¿Por qué?12.De las reacciones presentadas anteriormente (a, b, c y d), ¿cuál(es)

de ellas son reacciones de desplazamiento? 13.De las reacciones presentadas anteriormente (a, b, c y d), ¿cuál(es)

de ellas son reacciones redox? ¿Por qué?14.De las reacciones presentadas anteriormente (a, b, c y d), ¿en

cuál(es) de ellas los reactantes se encuentran ionizados? ¿Cuáles son los nombres de estos compuestos?

15.De las reacciones presentadas anteriormente (a, b, c y d), ¿en cuál(es) de ellas los productos se encuentran ionizados? ¿Cuáles son los nombres de estos compuestos?

16.Como realizaría la gestión de los productos y los subproductos de esta experiencia.

EXPERIMENTO 2Reacción entre el Pb(NO3)2 y el KI : Mida en un tubo de ensayo 2 mL de nitrato de plomo (II) (0.2 M) y en

otro tubo mida 2 mL de yoduro de potasio (0,2 M), agréguelos en tubos de ensayo por separado y disuélvalos con un poco de agua destilada.

Luego vierta la solución que contiene el yoduro de potasio dentro del tubo de ensayo que contiene el nitrato de plomo (II). Observe lo ocurrido.

17.¿Qué sucedería si se mezclan el nitrato de plomo (II) y el yoduro de potasio sólidos dentro del tubo de ensayo?

18.¿Qué ocurre cuando se mezclan las disoluciones de nitrato de plomo (II) con la de yoduro de potasio?

19.¿Cuál es el sólido formado en la reacción anterior y de qué color es éste?

20.Escriba la ecuación balanceada de la reacción de la pregunta 16. Además indique los estados de agregación.

21.Escriba la ecuación balanceada de la reacción de la pregunta 17. Además indique los estados de agregación.

22.La reacción escrita en la pregunta 16, ¿es redox? ¿Por qué?23.La reacción escrita en la pregunta 16, ¿es de desplazamiento?

TECSUP-PFR Química

24.Por qué cuando el nitrato de plomo (II) y el yoduro de potasio están sólidos no reaccionan (o lo hacen muy lentamente) pero en cambio cuando están disueltos, lo hacen muy rápidamente?

25.El yoduro de plomo (II) obtenido en nuestra experiencia de laboratorio, ¿se puede desechar por el fregadero? ¿Por qué?

26.Como realizaría la gestión de los productos y los subproductos de esta experiencia

EXPERIMENTO 3Reacción entre el CH3CH2OH(ac) y el K2Cr2O7(s) :

Pese 0,3 g de dicromato de potasio y colóquelo en un vaso de precipitación de 100 mL, adicione gota a gota ácido sulfúrico concentrado, hasta que los cristales estén humedecidos. Luego vierta 20 mL de etanol 96º. Observe lo ocurrido.

Cr2O72-

(ac) + 3 CH3CH2OH(ac) + 8 H+(ac) 3 CH3CHO(ac) + 2 Cr3+

(ac) +7 H2O(l)

27.¿Qué ocurrió cuando se agregó el etanol al dicromato de potasio? ¿Qué color se apreció?

28.El color obtenido ¿a cuál elemento corresponde?29.La reacción observada es una reacción típica de oxidación ¿cuál es

agente oxidante, cuál es el agente reductor y qué papel desempeña el ácido sulfúrico?

30.¿Cuál es la utilidad práctica que tiene esta reacción química?31.Como realizaría la gestión de los productos y los subproductos de

esta experiencia32.¿Porque esta reacción es exotérmica?33.¿Qué relación hay con la mezcla sulfocromica?34.¿Comente las dificultades que tuvo en estas experiencias realizadas?35.¿Qué puede concluir de los resultados obtenidos y su relación con el

objetivo del experimento del laboratorio?

ChemLabREACCIÓN DE DOBLE DESPLAZASMIENTOIntroducciónEste experimento mostrará una reacción típica de desplazamiento doble. También aparecerá la precipitación de un producto desde la disolución.

Cuando se lleva a cabo el desplazamiento doble, los aniones y cationes que forman parte de los compuestos cambian de lugar.

AB + XY ---> AY + XB

Donde A y X son los cationes (iones positivos) y B e Y son los aniones (iones negativos).

En este experimento:

Pb(NO3)2(aq) + 2KI (aq) --> 2KNO3(aq) + PbI2(s)

El yoduro de potasio reacciona con el nitrato de plomo (II) para dar lugar a yoduro de plomo (II) y nitrato de potasio. Sin embargo, el yoduro de plomo

TECSUP-PFR Química

(II) no es muy soluble en agua y por ello da lugar a un precipitado sólido de color amarillo; pero hay que tener en cuenta que no es totalmente insoluble.

Reacciones entre Cationes y AnionesIntroducción:En esta simulación se estudiarán las reacciones entre cationes y aniones. El precipitado resultante nos indicará que ha tenido lugar la reacción. En esta simulación se mezclará una disolución de nitrato de plomo, Pb(NO3)2

con otra disolución de cromato de potasio, K2CrO4 , formándose un precipitado amarillo. El precipitado debe ser una combinación de algún catión, K+ o Pb2+ con algún anión CrO4

2- o NO32- . Teniendo en cuenta que la

mayoría de las sales de potasio y nitratos son solubles en agua, es muy posible que el precipitado sea PbCrO4. La ecuación química será:

Pb2+ +CrO42- -> PbCrO4

CUESTIONARIO1. Revise la unidad 8 (Industria química promesa y retos) del Libro Química

en la comunidad de ACS biblioteca TECSUPa. ¿Cuáles son las principales actividades, productos y servicios de la

industria química?b. ¿Compensan los riesgos potenciales las contribuciones de la industria

química?c. ¿Cuál debería ser el papel de la industria química como miembro

responsable de la sociedad?d. ¿Cuáles son las responsabilidades que tiene el público en esta

sociedad?2. Describa los procesos de producción industrial del ácido sulfúrico, urea,

fosfato de amonio, ácido nítrico, amoniaco.3. Defina ión, anión, catión, valencia, número de oxidación.

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 7

1. ¿Puede llevarse a cabo el recubrimiento metálico de los plásticos?2. Defina los siguientes términos: ánodo, cátodo, fuerza electromotriz,

potencial estándar de oxidación, potencial estándar de reducción.3. ¿Por qué están separados los dos componentes de una celda

electroquímica?4. Haga un diagrama de celda electroquímica que consta de un electrodo

de Al en contacto con una solución 1M de Al(NO3)3 y un electrodo de Ag en contacto con una solución 1M de AgNO3

5. Analice las ventajas y desventajas de las celdas combustibles sobre las plantas de energía convencionales en la producción de electricidad

6. Discuta la espontaneidad de una reacción electroquímica en términos de su fuerza electromotriz estándar (E0

celda)7. Escriba tres reacciones que tengan potencial de reducción positiva8. Escriba tres reacciones que tengan potencial de oxidación negativo

TECSUP-PFR Química

9. ¿Porque una batería es recargable?10. ¿Cómo determina el voltaje de una batería secundaria de un automóvil?11. ¿En qué consiste el cromado?12. ¿Qué significa el término galvanizado?13. Revisar Chemlab: Células electroquímicas

LABORATORIO 7

ELECTROQUÍMICA

Objetivos:

Aprender a usar sensores de voltaje Capstone Pasco Aprender la manera como se construyen y funcionan las celdas

galvánicas. Aprender a instalar correctamente un voltímetro, para determinar

las polaridades de la celda. Diagramar una celda galvánica. Identificar y escribir reacciones anódicas y catódicas. Identificar electrodos inertes en una celda. Aprenderán a usar la tabla de potenciales estándares de reducción

y oxidación. Identificarán reacciones espontáneas y no espontáneas,

observando únicamente el signo del potencial estándar de celda. Construir y observar el funcionamiento de las celdas electrolíticas. Construir una celda de combustible (aluminio)

Reactivos y soluciones:Haga una lista de materiales, equipos y reactivos utilizados

PROCEDIMIENTO Y CUESTIONARIO:Celdas galvánicas:EXPERIMENTO 1: Celda de DaniellEn sus respectivos vasos de precipitación vierta las soluciones siguientes: 40 ml de sulfato de cinc 1,0 molar, 40 mL de sulfato de cobre1,0 M.En cada uno de estos vasos se colocarán los siguientes sólidos, que servirán como electrodos: lámina de cinc, lámina de cobre correctamente pulidas haciendo uso de un lijar.Conecte los electrodos a un sensor PASCO, de tal manera que un electrodo esté conectado al terminal negativo del sensor y el otro electrodo al terminal positivo. Para cerrar el circuito conecte ambos vasos con una tira de papel de filtro previamente humedecido con una solución saturada de nitrato de amonio (puente salino). Nota:cada vez que se elijan nuevas parejas de vasos de precipitación, estos se conectarán con puentes salinos nuevos1. ¿Cómo saber cuándo la instalación con el sensor es correcta?2. Hacer el diagrama de la celda y escribir la forma abreviada de la misma.3. Escriba la semiecuación de oxidación y reducción, el voltaje de la celda

teórico y experimental ¿Existe diferencia significativa? y ¿cuál es el porcentaje de error?

4. Como realizaría la gestión de los residuos de cada celda especificar en cada caso

puente salino

V

Sn(s) C(grafito)

Fe3+(ac) Fe2+(ac)

Sn2+(ac)

…………………………………………

celda 1

V

Zn(s) Sn(s)

Zn2+(ac) Sn2+(ac)

puente salino

…………………………..…………………

celda 2

Zn(s) / Zn2+(ac) // Fe3+(ac), Fe2+(ac) / C(grafito)

puente salino

V

Zn(s) C(grafito)

Fe3+(ac) Fe2+(ac)

Zn2+(ac)

celda 3

TECSUP-PFR Química

5. Que uso práctico le daría a la tabla de potenciales estándar de oxidación y reducción

En los siguientes diagramas identifique las reacciones de oxidación y reducción, el voltaje de la celda, electrodos activos o inertes.

1. ¿En el ánodo se producen reducciones?2. En el cátodo se producen ¿oxidaciones o reducciones?

TECSUP-PFR Química

3. Escriba la semireacción que se produce en el cátodo de la celda 2. Indique el potencial estándar de esta semireacción, Eºreducción. Use la tabla de potenciales de reducción.

4. En electroquímica ¿Qué es un electrodo?5. ¿Hay diferencias entre los potenciales de celda, E°celda (medidos con

voltímetro) y el potencial estándar de celda, E°celda (obtenidos de una tabla)? ¿Por qué? ¿Cómo evitarlo?

6. Los signos de los potenciales estándar de celda, E°celda, ¿son positivos o negativos? Estos signos indican que las reacciones son ¿espontáneas o no espontáneas?

EXPERIMENTO 2: Celda de Combustible Aluminio - AireReacciones propuestas:

Al(s) + 3OH−(aq)→ Al(OH)3(s) + 3e−

O2(g) + 2H2O(l) + 4e−→ 4OH−(aq)

Global: 4Al(s) + 3O2(g) + 6H2O(l)→ 4Al(OH)3(s)

Acondicionar papel de aluminio de aproximadamente 13 x 13 cm, luego prepare 20 ml de una solución saturada de Cloruro de Sodio (electrolito). Muela finamente carbón activado en un mortero y arme la celda de acuerdo al esquema siguiente:

El papel Tissue debe tener menor tamaño que el trozo de papel aluminio y debe ser humedecido con la solución saturada de NaCl, una vez hecho esto humedecer también el carbón activado. Usando el sensor Castone Pasco determine el voltaje de la celda.

1. ¿Por qué se debe agregar sal para que la pila funcione?2. ¿Qué hace que la pila creada se comporte como una celda de

combustible?3. ¿Esta pila es más o menos poderosa que una celda galvánica

convencional? Explique.4. Visite la biblioteca y explique a detalle cómo funciona esta celda de

combustible.5. Identifique la reacción catódica y la reacción anódica6. Existe alguna relación entre el espesor del papel aluminio y el voltaje de

la celda7. Que propone para la gestión de esta celda.

TECSUP-PFR Química

EXPERIMENTO 3: Celdas electrolíticasLlene un tubo en U con una solución diluida de sulfato de sodio 1 M hasta una altura que diste, aproximadamente, 1.5 cm de los bordes; sumerja varillas de grafito y conéctelos a la fuente de corriente continua usando los conectores apropiados. (PRECAUCIÓN: NUNCA JUNTE LOS POLOS DE LA FUENTE CONTINUA)

A la solución que se encuentra en la parte anódica; en el tubo en U, agregue 3 gotas de rojo de metilo y a la solución que se encuentra en la parte catódica agregue 3 gotas de fenolftaleína. Anote los colores iniciales de los indicadores. Encienda la fuente de corriente continua y manténgalo funcionando por aproximadamente 3 minutos. Anote sus observaciones. Apague la fuente de corriente continua y luego invierta la polaridad de la celda electrolítica instalando los conectores a los polos opuestos a los iniciales, enseguida encienda la fuente por espacio de 5 minutos. Anote sus observaciones.

1. Llene el siguiente cuadro:

Color inicial Color después de 3 min

Después de 5 min

Cátodo

Ánodo

Cátodo Ánodo Cátodo Ánodo

Rojo de MetiloFenolfTaleina

2. ¿Qué indica el cambio de color del rojo de metilo en el ánodo?3. Escribir es la(s) semi reacción(es) que se está produciendo en el ánodo.

Indique los estados de agregación y el potencial estándar de la(s) semi reacción(s).

4. En el ánodo se aprecian burbujas que se desprenden del electrodo ¿cuál es el nombre de dicho gas?

5. ¿En qué electrodo se aprecia la presencia de burbujas? ¿Cuál es el nombre de dicho gas?

TECSUP-PFR Química

6. Escribir es la(s) semi reacción(es) que se está produciendo en el cátodo. Indique los estados de agregación y el potencial estándar de la(s) semi reacción(s).

7. ¿Cuál fue el voltaje y el amperaje de la fuente de corriente continua?8. ¿Cuál es la relación de oxígeno a Hidrógeno en esta electrólisis?9. ¿Cuál es el signo del potencial estándar de celda, E°celda? Éste signo nos

indica que la reacción es ¿espontánea o no espontánea?

CELULA ELECTROQUÍMICAIntroducción :

Una célula electroquímica produce un voltaje, es decir una fuerza electromotriz (FEM) que se genera mediante una reacción de oxidación-reducción (o redox) y una transferencia de electrones. El flujo de electrones se produce por un circuito externo antes de completarse la reacción. La magnitud del voltaje producido depende de la naturaleza oxidante y reductora de los agentes y sus concentraciones. Conceptualmente, se puede dividir cualquier reacción redox en dos semirreacciones. La semirreacción de oxidación requiere ceder electrones y ocurre en el ánodo. La semirreacción de reducción requiere captar electrones y sucede en el cátodo. Por ejemplo, en la reacción redox:

Pb(s) + Cu 2+ -> Cu(s) + Pb2+

Indica que el plomo es oxidado mientras que el ión cobre es reducido. Por ello, una célula puede pensarse en término de dos semicélulas, el ánodo y el cátodo, cada una de ellas comprendida por un electrodo metálico sumergido en un recipiente con una disolución conocida como electrolito. Cada semicélula tiene un potencial estándar (Eo) determinada por medición con respecto a una semicélula de hidrógeno a una temperatura y presión estándar usando soluciones 1.0M

Cu 2+ + 2 e- -> Cu(s) Eo=+0,345 VPb(s) -> Pb 2+ + 2 e- Eo=+0,126 V

Ecélula=0,471 V

Las dos semicélulas correspondientes a la reacción redox se describen con la notación siguiente:

Pb(s)/Pb(NO3)2 (aq) // Cu(NO3)2 (aq) / Cu(s)

Estos pares electrodos / electrolitos deben estar separados pero conectados eléctricamente. En otras palabras, una barrera debe prevenir la mezcla pero permitiendo la conducción de iones. Esto se puede conseguir con una pared porosa o un puente salino. En este experimento, un tubo de ensayo con un orificio en el fondo queda sumergido y con una solución de KNO3 que permite la conducción. Este tubo de ensayo se convertirá en una semicélula añadiendo en él un electrolito e insertando un electrodo. La otra semicélula se compone de un vaso de precipitados también conteniendo un electrolito. Posteriormente se completa la célula. Cuando un conductor conecta los dos electrodos, la reacción redox comienza formándose un metal en el ánodo u apareciendo iones en el cátodo. En este experimento se aplica un voltaje igual y de sentido contrario a la producida por la célula; así se mantiene la reacción en equilibrio y permite la medición del potencial producido.

TECSUP-PFR Química

Potenciales estándar de reducción a 25 ºC

Eº ( voltios)

Sn2+(ac) + 2 e- Sn(s) - 0,14

Fe3+(ac) + 1 e- Fe2+

(ac) + 0,77

Zn2+(ac) + 2 e- Zn(s) - 0,76

2 H+(ac) + 2 e- H2(g) 0,00

½ O2(g) + 2 H+(ac) + 2 e- H2O(l) + 1,23

O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e- 4 OH-(ac) + 0,40

CUESTIONARIO1. Sí el costo de la electricidad para producir magnesio por electrólisis

del cloruro de magnesio fundido es de 350 soles por tonelada de metal, ¿cuál es el costo de la electricidad necesaria para producir 1 kilogramo de aluminio, 3kilogramos de sodio?

2. Una corriente de 5,45 A se pasa a través de una celda electrolítica que contiene una disolución de ácido sulfúrico diluido durante 5,54 horas. Escriba las reacciones de semicelda y calcule el volumen de los gases generados a TPE de O2 yH2.

3. Calcule la fuerza electromotriz estándar de una celda que utiliza las reacciones de semicelda Mg/Mg2+ y Cu/Cu2+a 25ºC. escriba la ecuación de la reacción de la celda que se lleva a cabo en condiciones de estado estándar

4. Explique la diferencia entre una celda que no es recargable y una celda recargable.

5. Describa el proceso del cincado electrolítico, cobreado electrolítico, recubrimiento electrolítico con plata, recubrimiento de materiales no conductores.

6. Mencione los principales métodos utilizados para la formación de películas delgadas ¿Cuál de ellas implica un cambio químico neto al pasar de las materias primas a las películas delgadas?

7. ¿Cómo funciona una batería de laptop, celures?8. ¿Qué le sucede a una batería si sigue conectada si ya llego al 100%?9. ¿Qué le sucede a una batería si no ha llegado a cargar totalmente?

PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO 8

1. La corrosión del hierro por la humedad ocurren reacciones de oxidación y reducción: a. ¿Cuál es la reacción anódica?b. ¿Cuál es la reacción catódica?

TECSUP-PFR Química

2. Mediante que indicador puede identificar la presencia de Fe+2

3. Investigue qué es un ánodo de sacrificio4. Investigar los factores que favorecen la corrosión del hierro5. Explique la expresión “La corrosión es una pesada carga para la

economía de un país”6. Explique el termino patina como se forma, ejemplos7. Si se emplean dos metales diferentes en construcción ¿Por qué es

deseable separarlos con un material no conductor?8. Describe como se podría emplear una propiedad física o química para

distinguir el latón del oro. ¿Por qué el oro no se oxida fácilmente?9. Revisar ChemLab:

LABORATORIO 8

CORROSIÓN DE METALES

Objetivos: Experimentar con el indicador de Fe+2. Experimentar con la corrosión del hierro en diferentes medios. Plantear ecuaciones químicas de corrosión. Elegir el mejor ánodo de sacrificio para otro metal. Construir celdas galvánicas

Reactivos y soluciones:Agua destilada5 clavos pequeños de aceroHexacianoferrato de potasio 0,1 MSulfato de hierro (II) 0,1 MHidróxido sodio 0,1 MÁcido sulfúrico 0,1 MCloruro de sodio 0,1 MCloruro de sodio 3,5 %Fenolftaleína 1 Lámina de cobre1 Lámina de alumínio1 Lámina de cinc1 pequeño papel lijaTiras de papel de filtroCloruro de sodio (solución saturada)Cinta de magnesioGelatina incolora o agar-agar

PROCEDIMIENTO Y CUESTIONARIO:EXPERIMENTO 1: Indicador de hierro (II)En un tubo de ensayo agregue 3 mL de sulfato ferroso 0,1 M, luego adicione 1 gota de hexacianoferrato de potasio. Observe lo que sucede.

Fe2+(ac) + K+

(ac) + [Fe(CN)6]3-(ac) K Fe[Fe(CN) 6]

(s)

V

Metal Fe

puente salinoTECSUP-PFR Química

1. Si tuviera que determinar corrosión del metal en un tanque de agua, ¿qué indicador usaría?, en todo caso una indicación positiva para el Fe+2

sería:

EXPERIMENTO 2: Corrosión del hierroColoque en tres tubos de ensayo 3 mL de: Hidróxido de sodio 0,1 M, Cloruro de sodio 0,1 M, y Ácido Sulfúrico 0,1 M respectivamente, luego introduzca en cada uno de ellos un clavo. Deje reposar por espacio de unos 10 minutos mientras observa detenidamente lo que ocurre. Luego determine en que tuvo de ensayo y con qué sustancia hay indicación positiva de iones Fe+2.Vierta un poco de la solución que se encuentra en el tubo de ensayo que contiene el Cloruro de Sodio y agregue 2 gotas de fenolftaleína. Anote sus observaciones.2. Llene el siguiente cuadro :

Acidez de los reactivos

Observaciones durante la reacción

Ensayo de Fe2+

(ac)

Aspecto del clavo

después de sumergido

NaClNaOHH2SO4

3. ¿En qué medios (ácido, base o neutro) se aprecia corrosión intensa?4. ¿En qué medios (ácido, base o neutro) no se aprecia corrosión?5. ¿Qué color aparece cuando se agrega la fenolftaleína a la solución del

tubo de ensayo que contenía el cloruro de sodio? Explique.6. ¿Cuál es el nombre del gas que se desprende del tubo de ensayo que

contiene el clavo inmerso en ácido? ¿Es inflamable o toxico?7. Con ayuda de la tabla de potenciales estándar de oxidación, escriba la

reacción de corrosión en medio ácido. Indique los estados de agregación y el potencial de celda.

EXPERIMENTO 3: Ánodo de sacrificioArme celdas galvánicas: coloque 40 ml de cloruro de sodio al 3,5 % y 5 gotas de fenolftaleína en dos vasos de precipitación. Luego conecte ambos vasos con una tira de papel de filtro humedecido con una solución saturada de nitrato de amonio (puente salino). En uno de los vasos se sumergirá un clavo de hierro y en el otro una lámina de cobre. Los electrodos se conectarán a un voltímetro por medio de unos alambres provistos de unas pinzas, de tal manera que el electrodo de hierro este siempre conectado al terminal negativo del voltímetro. Anote sus observaciones y el voltaje generado.Repita la experiencia cambiando la lámina de cobre por una de zinc.

CADA UNO DE ESTOS EXPERIMENTOS SE REALIZARÁ POR SEPARADO, ELIMINÁNDOSE LA SOLUCIÓN QUE CONTIENE EL VASO DE PRECIPITACIÓN

CADA VEZ QUE SE CAMBIE DE ELECTRODO).

TECSUP-PFR Química

8. Llene el siguiente cuadro :

Terminal positivo(Ánodo)

Terminal negativo(Cátodo)

Ecelda

(Voltios)

Formación de OH-

(ac)

(¿Ánodo o cátodo?)

¿Se produjo un ánodo de

sacrificio?

9. ¿Cuáles son los metales que usaría como ánodos de sacrificio para el hierro?. Explique.

10.¿Cuál es el metal que no funciona como ánodo de sacrificio para el hierro? ¿Por qué sucede ello? Si quisiera hundir un barco ¿qué metales elegiría como “falso ánodo”?

11.¿Cuál es la semi reacción que se produce en el la celda que contiene al hierro, cuando se utiliza cobre en la otra celda?

12.¿Cuál es la semi reacción que se produce en el la celda que contiene al hierro, cuando se utiliza cobre en la otra celda?

EXPERIMENTO 4:Localización de las zonas Anódicas y Catódicas de un metal deformado.

Prepare una disolución de Agar-Agar utilizando 4 g de Agar –Agar o gelatina en 100 mL de una solución de cloruro de sodio al 3% en un vaso de 150 mL; ponga a hervir ligeramente con agitación constante. Deje enfriar un poco la disolución.

Cuando la disolución este templada, añada 10 a 12 gotas de una solución de ferrocianuro potásico K3[Fe(CN)6] 0,5M y unas 10 gotas de fenolftaleína, siempre con agitación.

Prepare dos placas Petri; en la primera coloque un clavo normal y un clavo doblado y en la última un clavo recubierto en parte de papel aluminio o cinta de magnesio (hasta la mitad aproximadamente).

Vierta en las placas la disolución preparada anteriormente de manera que los clavos y el aluminio queden completamente cubiertos por la disolución. Deje reposar varios minutos y observe las placas en fondo blanco. Anote los resultados y haga un gráfico localizando las zonas coloreadas. Interprete los resultados.(Un mejor efecto visual se obtendría si dejáramos reposar las placas toda la noche). Nota: Es importante no mover las placas Petri una vez colocados lo clavos.1. ¿Qué sucede en la primera placa con los dos clavos?2. ¿En cuál placa se aprecia la presencia de OH-

(ac)?. ¿Cómo lo dedujo?3. El magnesio ¿es un buen ánodo de sacrificio para el cobre?4. ¿En cuál placa se aprecia la presencia de Fe2+

(ac)?5. El magnesio ¿es un buen ánodo de sacrificio para el hierro?

TECSUP-PFR Química

Tabla de Potenciales Estándar de Electrodo a 25°C

Reacción de ReducciónE

o(V)Reacción de Oxidación Eo(V)

Li+ + e-→ Li-

3.04 Li → Li+ + e- 3.04

K+ + e-→ K-

2.92 K → K+ + e- 2.92

Ba2+ + 2e-→ Ba-

2.90 Ba → Ba2+ + 2e- 2.90

Ca2+ + 2e-→ Ca-

2.87 Ca → Ca2+ + 2e- 2.87

Na+ + e-→ Na-

2.71 Na → Na+ + e- 2.71

Mg2+ + 2e-→ Mg-

2.37 Mg → Mg2+ + 2e- 2.37

Al3+ + 3e-→ Al-

1.66 Al → Al3+ + 3e- 1.66

Mn2+ + 2e-→ Mn-

1.18 Mn → Mn2+ + 2e- 1.18

2H2O + 2e-→ H2 + 2 OH- -0.83

H2 + 2 OH-→ 2H2O + 2e- 0.83

Zn2+ + 2e-→ Zn-

0.76 Zn → Zn2+ + 2e- 0.76

Cr2+ + 2e-→ Cr-

0.74 Cr → Cr2+ + 2e- 0.74

Fe2+ + 2e-→ Fe-

0.44 Fe → Fe2+ + 2e- 0.44

Cr3+ + 3e-→ Cr-

0.41 Cr → Cr3+ + 3e- 0.41

Cd2+ + 2e-→ Cd-

0.40 Cd → Cd2+ + 2e- 0.40

Co2+ + 2e-→ Co-

0.28 Co → Co2+ + 2e- 0.28

Ni2+ + 2e-→ Ni-

0.25 Ni → Ni2+ + 2e- 0.25

Sn2+ + 2e-→ Sn-

0.14 Sn → Sn2+ + 2e- 0.14

Pb2+ + 2e-→ Pb-

0.13 Pb → Pb2+ + 2e- 0.13

Fe3+ + 3e-→ Fe-

0.04 Fe → Fe3+ + 3e- 0.04

2H+ + 2e-→ H2 0.00 H2→ 2H+ + 2e- 0.00Sn4+ + 2e-→ Sn2+ 0.15 Sn2+→ Sn4+ + 2e- -0.15Cu2+ + 2e-→ Cu 0.34 Cu → Cu2+ + 2e- 0.34

2H2O + O2 + 4e-→ 4OH- 0.40 4OH-→ 2H2O + O2 + 4e- -0.40Cu+ + e-→ Cu 0.52 Cu → Cu+ + e- -0.52

Fe3+ + e-→ Fe2+ 0.77 Fe2+  → Fe3+ + e- -0.77Ag+ + e-→ Ag 0.80 Ag → Ag+ + e- -0.80

Cr2O72- + 14H+ + 6e-→ 2Cr3+ +

7H2O1.33 2Cr3+ + 7H2O → Cr2O7

2-

+ 14H+ + 6e- -1.33

Au3+ + 3e-→ Au 1.50 Au → Au3+ + 3e- -1.50

TECSUP-PFR Química

Co3+ + e-→ Co2+ 1.82 Co2+→ Co3+ + e- -1.82

ChemLab

Bromación catalizada por la Luz del hexanoIntroducción:Se puede usar luz o energía solar para acelerar la velocidad de la reacción química.En esta simulación examinaremos la reacción entre un alcano (hexano) y bromo.La luz actuará como catalizador en esta reacción:

C6H14(l) + Br2(l) + luz → C6H13Br(l) + HBr(g)

Mientras transcurre la reacción, el bromo, Br2, que aporta el color rojizo es consumido y la solución pierde este color y se vuelve incolora. En esta simulación, la fuente de luz que usa ChemLab emite luz UV. En esta simulación hay que suponer que si no se usa una fuente de luz la reacción ocurre en la oscuridad o protegida de la luz exterior.

CUESTIONARIO

1. Bosqueje las siguientes celdas y escriba en cada caso la ecuación ajustada de la reacción espontánea y calcule el potencial, indique la dirección del flujo electrónico, el ánodo, el cátodo y la polaridad del electrodo.a. Una tira de cobre sumergida en una disolución 1M en Cu2+ y una tira de

plata sumergida en una disolución 1M de Ag+

b. Una tira de aluminio sumergida en una disolución 1M de Al3+ y una tira de cobre sumergida en una disolución 1M de Cu2+

2. Durante la electrólisis de una disolución acuosa de nitrato de plata AgNO3

se depositaron 0,41g de Ag después de cierto tiempo. a. Escriba la semi reacción de reducciónb. Calcule la cantidad de electricidad utilizada

3. De la reacción entre el magnesio con el ácido clorhídrico,a. escriba la ecuación de la reacciónb. indique la sustancia oxidad y la sustancia reducida c. la semi ecuación de reducciónd. la semi ecuación de oxidacióne. agente oxidante y agente reductor f. moles de electrones necesarios para obtener 2g de hidrógeno

4. Indique el número de electrones que gana o pierde y si las semi reacciones son de oxidación o reducción a. Sn 4+ Sn 2+

b. Ni0 Ni3+

c. Ag +1 Ag0

d. Cl20 2Cl -1