Química I

Actividades

Raymond

CHANGWilliams College

ADAPTACIÓN

Jorge Enrique Bautista López

Licenciado en Química y Biología Universidad INCCA de Colombia

Especialización en Edumática de la Universidad Autónoma de Colombia

Josué Anselmo García Ortiz

Químico de la Universidad Nacional de Colombia

Profesor de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Ernesto Garrido Tejada

Licenciado en Química de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Magíster en Docencia de la Química de la Universidad Pedagógica Nacional

Julio Enrique Morales Quiñones

Químico Farmacéutico de la Universidad Nacional de Colombia

Introducing Microchemistry in High School

Mfn Western Carolina University N.C. U.S.A

BOGOTÁ • MÉXICO • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA • MADRIDNUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO • AUCKLAND • LONDRES • MILÁN

MONTREAL • NUEVA DELHI • SAN FRANCISCO • SINGAPUR • SAN LUIS • SIDNEY • TORONTO

Preliminares.indd iPreliminares.indd i 2/10/08 09:57:202/10/08 09:57:20

Editora: Lily Solano

Manufactura Colombia: Bibiana García

Grupo técnico pedagógico que dio el aval al texto en las dimensiones de contenido, pedagogía, equidad de género y adecuación a la diversidad cultural:Jorge Enrique Bautista López

Ernesto Garrido Tejada

Julio Enrique Morales Quiñónez

Josué Anselmo García Ortiz

Clara Quintín

Enrique Castañeda

QUÍMICA I. Actividades

Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra,

por cualquier medio, sin la autorización escrita del editor.

DERECHOS RESERVADOS © 2009 respecto a la primera edición en español por

McGRAW-HILL/INTERAMERICANA S.A.

A Subsidiary of The McGraw-Hill Companies, Inc. Cra. 85 D No. 46 A 65

Complejo logístico San Cayetano

Bodega 9, 10, 11

Bogotá. Colombia

Depósito legal

ISBN: 978-958-41-0395-6

1234567890 1234567809

Preliminares.indd iiPreliminares.indd ii 2/10/08 09:57:332/10/08 09:57:33

iii

Con te ni do

Práctica 1 Técnicas básicas de laboratorio 1

Práctica 2 Determinación de las características organolépticas y separación de mezclas 6

Práctica 3 Determinación de la densidad de sólidos y líquidos 7

Práctica 4 Determinación del punto de fusión y del punto de ebullición 9

Práctica 5 Propiedades periódicas de los elementos 11

Práctica 6 Transformaciones de la materia 12

Práctica 7 Reacciones estequiométricas y formación de elementos y compuestos 14

Práctica 8 Ley de Charles 17

Práctica 9 Preparación de soluciones 19

Práctica 10 Velocidad de reacción 21

LA QUÍMICA en ac ción

La desaparición de los dinosaurios 24

Descubrimiento del helio y el surgimiento y caída del coronio 26

¿El tercer elemento líquido? 28

Cloruro de sodio: un compuesto iónico común e importante 29

El buckybalón 30

Distribución de los elementos en la Tierra y en los sistemas vivos 32

¿Quién asesinó a Napoleón? 34

Sin oxígeno 36

El cuchillo equivocado 38

El lago asesino 40

El neumático explosivo 41

Femtoquímica 42

Mantenimiento del pH de la sangre 44

Pruebas estandarizadas 48

Preliminares.indd iiiPreliminares.indd iii 2/10/08 09:57:462/10/08 09:57:46

Preliminares.indd ivPreliminares.indd iv 2/10/08 09:58:032/10/08 09:58:03

Contenido v

Introducción

Cuando se aborda el estudio de la química con

frecuencia aparece la duda respecto a qué tanto

se cumple la teoría en la práctica, casi siempre

se insiste en que todos los postulados, teorías y leyes

que se enuncian han tenido su origen en la praxis y que

permanentemente se están cotejando por parte de la

comunidad científica, razón por la cual muchas teorías

van siendo sustituidas por otras que explican mejor el

mundo real.

En la primera sección de este manual se presenta

una serie de prácticas de laboratorio que ilustran

algunos de los temas tratados en el libro, incluso

llegando a dejar la opción de que los estudiantes pro-

pongan procedimientos válidos para la realización de

algunas experiencias, siempre con la supervisión de un

profesor(a) o instructor(a) de laboratorio.

En atención al aumento significativo de los riesgos

personales y grupales que implica el hecho de hacer

prácticas de laboratorio se presenta una breve pero

significativa lista de normas de seguridad en el labora-

torio, con algunas recomendaciones muy puntuales que

deben observarse y cumplirse para evitar los riesgos.

v

Se sugiere que el estudiante aborde, previamente,

la fundamentación teórica correspondiente antes de la

realización de la parte experimental para que estime los

alcances de la práctica de laboratorio. De igual manera,

antes de realizar cada experimento debe consultar todo

lo relacionado con las precauciones y seguridad en el

manejo de las sustancias involucradas en cada práctica,

teniendo siempre en cuenta las condiciones en las que

se realizará el experimento.

La segunda sección la conforma una serie de lectu-ras de química en acción o aplicada a fenómenos que

ocurren o han ocurrido en la naturaleza y la sociedad;

al igual que lecturas de los últimos avances en este

campo. En esta sección los estudiantes realizarán lec-

tura comprensiva y reconocerán la importancia de la

química para explicar procesos que por mucho tiempo

han sido un enigma.

Finalmente, la tercera sección de pruebas estanda-rizadas presenta una serie de preguntas que permiten a

los estudiantes desarrollar competencias y habilidades

para relaciones variables que se presentan en el campo

de la química.

Los adaptadores

Preliminares.indd vPreliminares.indd v 2/10/08 09:58:162/10/08 09:58:16

Preliminares.indd viPreliminares.indd vi 2/10/08 09:58:292/10/08 09:58:29

Contenido viiNormas de seguridad en el laboratorio de química

Antes de iniciar actividades en el laboratorio

de química es necesario conocer y aplicar las

normas de seguridad relacionadas con los com-

puestos y los equipos con los que se va a trabajar.

El trabajo en el laboratorio involucra riesgos iguales

y mayores a los que se presentan en la vida diaria. El

propósito de esta sección es dar a conocer los riegos y

peligros mencionados y además mostrar cómo realizar

una práctica segura y agradable en el laboratorio de

química.

Principales normas de seguridad

Las principales normas de seguridad se han conden-

sado en las siguientes 10 reglas que se deben cumplir

siempre que se trabaje en el laboratorio de química.

Regla 1. Precaución y buen juicio.

Regla 2. Usar protección adecuada para los ojos (gafas

de seguridad) durante todo el tiempo que se perma-

nezca en el laboratorio. Procurar mantener alejado

el rostro de todos los recipientes que contengan

compuestos en reacción.

Regla 3. Bajo ninguna circunstancia se deben realizar

experimentos no autorizados. En todos los casos

se deben seguir las indicaciones dadas por el ins-

tructor o sugeridas en la guía de laboratorio. Leer

cuidadosamente las etiquetas de los reactivos con-

tribuye a una práctica más segura.

Regla 4. Una vez se ingrese en el recinto del labora-

torio se deben ubicar los equipos de seguridad, al

igual que el botiquín de primeros auxilios. Los

equipos de seguridad que debe haber son:

• Extintor de fuego (asimilar indicaciones).

• Ducha de emergencia.

• Lavador de ojos.

• Recipiente absorbente de residuos.

• Manta antifuego.

Regla 5. Alertar siempre en voz alta cuando ocurra un

percance. Todos los accidentes deben ser repor-

tados inmediatamente sucedan al instructor del

laboratorio. Cerca de 75% de todos los incidentes

en los laboratorios de química involucran lesio-

nes de manos y la mayor parte de éstos provocan

cortaduras, quemaduras térmicas y quemaduras

químicas. Las manos deben protegerse con guantes

de nitrilo.

Regla 6. El tratamiento inmediato para el contacto

con agentes químicos corrosivos es lavar la parte

afectada con abundante agua durante aproximada-

mente 15 minutos. Cuando la quemadura sea grave

debe ser tratada por un médico. Se recomienda

mayor diligencia cuando la parte afectada incluye

los ojos.

Regla 7. Las llamas abiertas no deben ser usadas cerca

de sustancias inflamables. Frente a pequeños incen-

dios hay que sofocar inmediatamente el fuego de

los recipientes cubriéndolos con un vidrio de reloj

o un paño adecuado. Fuegos mayores hacen necesa-

rio el uso de extintores. Antes de intentar extinguir

el fuego hay que ponerse a salvo. Si considera que

no puede hacerlo abandone el laboratorio y llame a

los bomberos. Se debe utilizar la manta antifuego

para apagar las ropas en llamas.

Regla 8. Los extractores de gases son de uso obligatorio

en el laboratorio químico, a menos que las sustan-

cias utilizadas no desprendan gases o no revistan

ningún riesgo.

Regla 9. El orden y el aseo son esenciales en el traba-

jo de laboratorio para que, acompañados de una

buena higiene, prevengan el ingreso de productos

químicos tóxicos para el organismo humano por

inhalación o absorción por la piel.

Regla 10. Para las prácticas en las que se realicen

calentamientos o manejo de reactivos cáusticos,

tóxicos o corrosivos se deben utilizar siempre

guantes gruesos de nitrilo.

vii

Preliminares.indd viiPreliminares.indd vii 2/10/08 09:58:432/10/08 09:58:43

viii Normas de seguridad en el laboratorio de química

1. Usar la protección de seguridad requerida para los ojos

en todo momento dentro del laboratorio. El uso de len-

tes de contacto en el laboratorio no es recomendado.

2. Usar zapatos siempre y cuando éstos le den pro-

tección a los pies. Por ejemplo, las sandalias no

son pertinentes en el laboratorio ya que permiten el

contacto de líquidos con el pie.

3. El cabello debe mantenerse recogido en todo

momento ya que es un peligro inminente porque

puede entrar en ignición por acción de una llama.

4. Los delantales y las batas de laboratorio están diseña-

dos para la protección de la ropa. La ropa que cubre

la mayor parte del cuerpo es la mejor protección.

5. Nunca se debe comer, beber o fumar en el laborato-

rio; estas actividades están estrictamente prohibidas.

6. Es necesario considerar que todos los químicos son

peligrosos, a menos que se indique lo contrario.

7. Ningún instructor de laboratorio debe permitir que

sus estudiantes prueben los químicos, así que no

hay que probarlos por ningún motivo.

8. Nunca se deben inhalar u oler gases o vapores direc-

tamente; cuando se indique reportar el aroma de un

químico hay que arrastrar los vapores cuidadosa-

mente hacia la nariz y oler de manera cautelosa.

9. Si algún químico entra en contacto con la piel o los

ojos hay que lavar inmediatamente con abundante

agua. Además hay que buscar ayuda mientras se

lava la parte afectada.

10. Nunca se debe refregar los ojos, a menos que se

esté completamente seguro de que las manos no

contienen agentes tóxicos.

11. Los agentes químicos volátiles son venenosos, pues

irritan la piel o tienen olores desagradables y, por

consiguiente, deben ser usados con el extractor en

funcionamiento.

12. Cuando se hacen reacciones en un tubo de ensayo

nunca se debe apuntar con la boca del tubo hacia sí

mismo o hacia alguien más.

13. La mayor parte de líquidos orgánicos son inflama-

bles; nunca se debe trabajar con químicos inflama-

bles cerca de fuentes de fuego o de calor.

14. Cuando sea necesario diluir ácidos minerales siem-

pre hay que vertirlos sobre el agua, nunca el agua

sobre los ácidos.

15. Hay que observar detenidamente todas las precau-

ciones de seguridad que están incluidas en el expe-

rimento.

16. Trabajar solo en el laboratorio está prohibido, es

necesaria la compañía de un instructor(a).

17. Es necesario mantener siempre limpio y ordenado

el espacio de trabajo.

18. Los experimentos no autorizados y las modifica-

ciones en las prácticas no deben ser abordadas por

novatos.

19. Si se tienen dudas acerca de las actividades que

se deben realizar no hay que dudar en consultar al

profesor(a) o instructor(a).

20. Siempre se deben mantener cerradas las puertas de

escritorios, armarios y gavetas, a menos que sea

para sacar o guardar materiales o reactivos, porque

se obstruyen los pasillos y pueden ser causa de

accidentes.

Las medidas de seguridad más aceptadas incluyen:

Preliminares.indd viiiPreliminares.indd viii 2/10/08 09:58:582/10/08 09:58:58

Contenido ix

Material de laboratorio

Material de vidrio

Desecador con tapa

Bureta

Embudo de separaciónBalón o matraz aforado

Embudo ordinario Erlenmeyer o fi ola Picnómetro

Balón de destilación

Balón de fondo plano

Agitador

Preliminares.indd ixPreliminares.indd ix 2/10/08 09:59:162/10/08 09:59:16

Pipeta aforada o volumétrica Pipeta graduada

Probeta

Tubos capilares

Refrigerante recto

Tubo de Thiele

Tubo de ensayo Vidrio de reloj Vaso de precipitados o ‘beaker’

x Material de laboratorio

Preliminares.indd xPreliminares.indd x 2/10/08 10:00:462/10/08 10:00:46

Instrumentos de laboratorio

Material metálico

Alcoholímetro Termómetro

Mechero BunsenBalanza

Aro de hierro

Churrusco Nuez

Espátula metálicaCuchara de combustión

Material de laboratorio xi

Pinzas para bureta

Preliminares.indd xiPreliminares.indd xi 2/10/08 10:03:522/10/08 10:03:52

Material de madera

Material de porcelana

Pinzas para crisolPinzas para tubo de ensayoPinzas para refrigerante

Gradilla

Cápsula Crisol con tapa Mortero

xii Material de laboratorio

Preliminares.indd xiiPreliminares.indd xii 2/10/08 10:07:462/10/08 10:07:46