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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y SISTEMAS

[LABORATORIO # 1] CURSO

:

QUÍMICA BÁSICA

SECCIÓN

:

¨V¨

ALUMNOS : PROFESORA :

ING. FUKUDA KAGAMI NANCY

Lunes, 07 de septiembre de 2009

INTRODUCCION AL CONOCIMIENTO Y MANEJO DE LABORATORIO  OBJETIVOS:

 Conocer e identificar los materiales o instrumentos de uso frecuente en el laboratorio.  Descripción y uso correcto de los principales materiales utilizados en el laboratorio de Química.  Medición de volúmenes utilizando los diversos tipos de instrumentos.

 FUNDAMENTO TEORICO: A continuación mostramos gran parte de los principales instrumentos del laboratorio (con respecto al metal, al vidrio y a la porcelana) y su función más especifica: CON RESPECTO AL METAL a.

Mechero de Bunsen: Calentar o esterilizar muestras.

b.

Soporte universal: medición.

c.

Trípode: Sirve para apoyar la malla metálica para calentar sustancias en los respectivos recipientes.

d.

Gradilla: Sostener y almacenar tubos de ensayo (debido a la forma no plana del tubo).

e.

Malla metálica: Sostener los matraces que van a ser calentados.

f.

Pinzas metálicas: Sujetar algunos instrumentos.

g.

Balanza: Pesar sustancias.

Realizar

montajes

y

obtener

sistemas

CON RESPECTO AL VIDRIO

h.

Tubo de ensayo: Contener líquidos y hacer reacciones a pequeña escala.

i.

Vidrio de reloj: Calentar sólidos y cristalizar ciertas sustancias.

de

j.

Matraz de Erlenmeyer: Contener, calentar y mezclar sustancias con seguridad que no se derrame el contenido al moverlo por la boca angosta que posee.

k.

Matraz aforado: Preparar soluciones y diluciones a un volumen determinado.

l.

Vaso de precipitados: Contenedor de líquidos.

m. Probeta: Medir volúmenes en regulares cantidades pero con menor precisión que las pipetas. n.

Pipeta: Medir líquidos con bastante precisión pero en pequeñas cantidades.

o.

Bureta: Verter cantidades variables de líquido.

p.

Embudo de separación: Separar líquidos de diferentes densidades, también separar sólidos de líquidos apoyado d un papel de filtro.

CON RESPECTO A LA PORCELANA

q.

Crisol: Contener sustancias a muy altas temperaturas.

r.

Mortero con pistilo: Moler sustancias sólidas.

EL MECHERO DE BUNSEN Y EL ESTUDIO DE LA LLAMA

 OBJETIVOS: Conocer y saber utilizar un instrumento muy importante en las experiencias de laboratorio, hablamos del mechero de bunsen y por consiguiente también estudiaremos a la llama, sus partes, los tipos de llama (aprender a diferenciarlos), etc.

 FUNDAMENTO TEÓRICO: a.

MECHERO DE BUNSEN:

El mechero de Bunsen fue creado por el químico alemán Roberto Bunsen en 1866, es uno de los elementos más útiles que se usa en experiencias de laboratorio, es un aparato que funciona principalmente a gas (gas natural, propano, etc.), originando la llama (fuego) que es lo que vamos a estudiar a continuación.

b. LA LLAMA: Es producida por la combustión del gas y el oxigeno presente en el aire. Ahora, no todas las llamas son iguales ya que varían según algunos factores, clasificaremos a la llama en dos tipos: Llama luminosa: Se produce al combustionar el gas con poca cantidad de aire que hace que existan pequeñas partículas incandescentes, emitiendo así luz. Llama no luminosa: En éste caso la cantidad de oxigeno a reaccionar es en exceso por tanto ocurre una combustión completa. La llama es poco

luminosa además de gran poder calorífico, éste tipo de llama es la que utilizaremos para la mayoría de experimentos de laboratorio.

Del gráfico: 1. Llama luminosa 4. Llama no luminosa

 DIAGRAMA DE PROCESO:

Experimento N.2.1; N2.2; N2.3

Encender el mechero

Con llama luminosa

Colocar un pedazo de porcelana

Cartulina en forma vertical

Con llama no luminosa

Retirar la porcelana del fuego Retirar la cartulina

Anotar tiempo y diferencias Anotar las observaciones

Experimento N.2.4

Mechero encendido

NO

Colocar una rejilla en forma horizontal

SI

Encender el fuego Con llama no luminosa

Descienda una rejilla sin asbesto

Dejarla ahí hasta que se ponga roja

Coloque la rejilla sobre la llama

Aplique fuego por encima

Anotar las observaciones Observar si la rejilla es atravesada por la llama.

Experimento N2.5; N2.6

Mechero encendido

Con lama no luminosa

Levante lentamente la rejilla

Observar lo sucedido a la llama

Tubito junto a la boca del vástago

Con llama luminosa

NO

Alfiler como soporte del fósforo

Fósforo encendido en el otro extremo Fósforo en el interior del tubo

Explicar lo observado Anotar lo observado

Mechero encendido

 OBSERVACIONES: 1. La porcelana al estar sometida a una llama luminosa notamos que poco a poco se torna de color negro. 2. A comparación del experimento anterior al someter la porcelana a llama no luminosa, el hollín que estaba pegado a esta va desapareciendo. 3. Al colocar la cartulina sobre la llama y luego de unos segundos retirarla, se ve una imagen negra parecida a la de la llama. 4.

a)

Al descender la rejilla pareciera que esta empujase a la llama hacia abajo hasta cierta altura, también vemos que se forma una especie de anillo incandescente (rojo vivo) por donde atraviesa la llama.

b)

Comparado con el experimento anterior si solo colocamos la rejilla no forma ningún anillo; al aplicarle fuego por encima de ella aparece casi instantáneamente una llama.

c)

Al ir subiendo la rejilla, en un principio no se observa ningún cambio pero a medida que sube se va formando un anillo para luego formarse un círculo rojo incandescente.

5. Al encender el mechero luego de haber colocado el palito de fósforo sostenido por el alfiler, vemos que el fósforo no se enciende. 6. Al colocar el fósforo prendido a la salida del tubo en “L” se enciende una llama.

OPERACIONES FUNDAMENTALES Y MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

 OBJETIVOS: Conocer ciertas operaciones que se realizan con mayor frecuencia en los experimentos de laboratorio tales como filtración, secado de sustancias sólidas, correcta medición de volúmenes, lavado de materiales toma de reactivos, separación de sustancias, calentamiento de líquidos y sólidos, también saber el uso de aparatos poco más complejos y junto a todo esto saber algo muy importante, son las MEDIDAS DE SEGURIDAD DE LABORATORIO como por ejemplo:

 Al manipular sustancias y objetos de laboratorio nunca tocarse los ojos y menos la boca.  Las ventanas y puertas deben de abrir adecuadamente, ya que en caso de humos excesivos es necesaria la máxima ventilación y en caso de incendio, la mínima.  No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin consultar al profesor(a).  Para el uso de sustancias, leer las indicaciones del frasco y cerrarlos muy bien.  Tener cuidado con los bordes y puntas cortantes de tubos u objetos de vidrio.  Las mesas deben estar limpias para no alterar los resultados de las prácticas.  El vidrio caliente no se diferencia a simple vista del vidrio frío. Para evitar quemaduras, dejarlo enfriar antes de tocarlo, pero que la superficie no esté fría, porque podría romperse.

 FUNDAMENTO TEÓRICO:

PRECIPITADO: Es un sólido insoluble que da del resultado de una reacción de precipitación , se efectúan cuando ciertos pares de iones con cargas opuestas se atraen entre sí con tal fuerza , que forman un sólido insoluble y éstos pueden ser recogidos por diversos métodos, como la filtración, la decantación o por un proceso de centrifugado.

DENSIDAD:

Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen y puede utilizarse en términos absolutos y relativos. La densidad absoluta o real expresa la masa por unidad de volumen. La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, resultando una magnitud adimensional.

METODOS DE SEPARACION DE SÓLIDOS DE UNA SOLUCION:  Filtración: En la filtración se hace pasar la mezcla por filtros de distintos tamaños, en los que quedan retenidas las partículas de mayor tamaño que los poros del filtro. Es uno de los métodos mas simples de separación física que no altera las propiedades de las sustancias que intervienen.  Decantación: Se basa en la diferencia de densidades entre dos componentes de una mezcla, que hace que dejados en reposo ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del recipiente que los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba o por abajo según el componente que se desea.  DIAGRAMA DE PROCESOS: Experimento N3.1

Mechero encendido

Con llama no luminosa

Tubo con agua de caño

Agua con vidrio molido

Agua hirviendo

Anotar tiempo

Agua con vidrio hirviendo

Anotar tiempo

Experimento N.3.1

Enjuague de un tubo de ensayo

Agregue 10ml de la 4ta solución

Agregue 5ml de la 5ta solución

Agregue 5ml de la 3ra solución

Agregue 10ml de la 1ra solución

Agregue 5ml de la 2da solución

Dejar reposar la solución

Dejar reposar la solución

Filtrar la solución

Filtrar la solución

Secado y pesado del precipitado

Experimento N.3.3

Colocar 15ml de agua destilada en una probeta.

Anotar dicho peso

Anotar dicho volumen

Pesar una muestra de metal

Introducir el metal en la probeta

Anotar el volumen final

Hallar el volumen del metal y luego su densidad.

 DATOS:        

10ml de la 1ra solución: yoduro de potasio => KI 5ml de la 2da solución: nitrato de plomo => Pb(NO3)2 0,2M 5ml de la 3ra solución: sulfato de cobre => CuSO4 al 10% 5ml de la 4ta solución: alumbre al 5% 5ml de la 5ta solución: carbonato de sodio => Na2CO3 Peso del papel filtro = 0,535g Peso del papel filtro = 0,47g Masa atómico de K = 39,1 uma, I = 126,9 uma , Pb = 207,2 uma ,N = 14 uma , O = 16 uma.

 CALCULOS Y RESULTADOS: 1. 10ml de KI con 5ml de Pb(NO3)2 2KI(aq) + Pb(NO3)2 10ml

5ml

0,2M

0,2M

2KNO3 (aq) + PbI2 (s)

Por cada mol de nitrato de plomo que reaccione, lo hará dos de yoduro potásico, obteniendo un mol de yoduro de plomo y dos moles de nitrato de potasio es por ello que el KI es también 0,2M. n = MxV  n(Pb(NO3)2) = 5x 0,2/1000 = 0,001 Entonces n(PbI2) = 0,001

a) Hallando el peso teórico del precipitado: P.A(PbI2) = 207,2 + 2x126,9 = 461 Masa de PbI2 es 507,6x 0,001 = 0,461 b) Hallando el peso practico del precipitado: P.P = peso total – peso de papel filtro – peso del papel = 1,76g – 0,535g = 1,225g c) Rendimiento de la reacción: %eficiencia = (1,225/0,461) x100% = 265,72%

2.

Densidad del metal Volumen inicial = 15ml Volumen final = volumen inicial + volumen del metal = 20,8 Masa del metal = 15,34g Volumen del metal = 20,8ml - 15ml = 5,8ml  Densidad del metal = 15,34g/5,8ml = 2,644g/ml

 OBSERVACIONES:  Los 10ml de agua de caño hirvieron en 35 segundos.  El agua con vidrio molido hirvió en 38 segundos y algunos pedazos de vidrio ascendieron por el tubo de ensayo.

 Al hacer reaccionar KI(aq) con Pb(NO3)2 se ve que la solución toma un color amarillento fuerte, que luego de dejarlo reposar observamos la formación de un precipitado.  Al hacer reaccionar CuSO4 con Pb(NO3)2 se ve que la solución toma un color celeste pálido, que luego de dejarlo reposar se forma un precipitado de color blanco.  Al hacer reaccionar alumbre con Na2CO3, observamos unas formaciones blanquecinas en las paredes del tubo de ensayo.

 ANÁLISIS:  La porcelana se torna de color negro debido a las pequeñas partículas de carbono (hollín) que son producidas en la combustión incompleta del hidrocarburo. C3H8 + 3O2



2CO + C +4H2O + calor

 La recuperación del estado original de la porcelana se debe a k la llama no luminosa consume el carbono residual dejado por la llama luminosa. C3H8 + 5O2



3CO2 + C +4H2O + calor

 En la tarjeta IBM se forma un relieve de la llama no luminosa esto se debe a k en la región mas interna se encuentra solo “gas frío”, sin quemar mientras que en el cono externo esta ocurriendo la reacción.  Al inicio la llama se achata ya que la energía producida por la llama es absorbida por la rejilla ocasionando k esta se ponga roja luego la llama la puede atravesar.  En este caso la rejilla no sufre alteración alguna ya que se encuentra en la zona fría  En este caso la formación del anillo incandescente se debe a k pasa de la zona fría al cono externo poco a poco para después convertirse en un círculo a causa de solo estar en el cono externo.  El fósforo atravesado por el alfiler no se enciende debido a que se encuentra en la zona donde no hay combustión (zona fría)

 Al colocar el fósforo encendido se enciende la llama debido a que el gas del mechero viaja por el tubito para luego encontrarse con la llama del fósforo causante de la reacción.  Se calienta más lentamente el agua que contiene el vidrio molido ya que parte del calor es absorbido por los pedazos de vidrio. Y algunos pedazos de vidrio empiezan a elevarse debido a la disminución de su densidad provocado por el calor.  Se produce una reacción de doble sustitución la cual genera un precipitado en el fondo del tubo de ensayo. KI + Pb(NO3)2  PbI2(S) +KNO3(ac)  También se produce una reacción de doble sustitución : CuSO4 + Pb(NO3)2



Cu(NO3)2 + PbSO4

 CONCLUSIONES:  Es necesario tomar todas las medidas de seguridad para estar preparado en caso de accidente.  Es importante que los instrumentos de medición usados en el laboratorio estén correctamente y limpios para que así el margen de error sea mínimo.  Es importante saber las diferencias entre los dos tipos de llamas para su adecuada utilización de cada una.  Uno de los métodos de separación es la filtración, pero el método puede ser otro, todo depende del tipo de partícula del sistema disperso.  CUESTIONARIO : 1. ¿Tipos de balanza y que requisitos se debe tener para efectuar una buena medida de masa? Es un instrumento usado para medir la masa de un cuerpo. Sin embargo el uso más frecuente es utilizarlas en la superficie terrestre asociando la masa al peso correspondiente, por lo cual suele referirse a esa magnitud. Para determinar la masa de un cuerpo generalmente se compara el peso del cuerpo con el peso de los cuerpos de masas conocidas, denominadas pesas. Tipos:

 La balanza de platillos: constan de dos platillos que cuelgan de dos brazos. En uno de ellos se coloca el cuerpo que deseamos pesar y en el otro distintas pesas hasta que ambos se equilibren.  Los granatorios: Tienen un único platillo en el que se coloca el cuerpo a pesar y las pesas pueden desplazarse a lo largo de varias varillas unidos al platillo. Derivan de la balanza romana y son mucho más fáciles de usar que las balanzas de dos platillos.  La balanza electrónica: Permiten no solo el peso rápido y eficiente de mercaderías, sino el cálculo simultáneo de su precio, en función del peso obtenido.  La balanza analítica: Suelen estar encerradas en una urna de vidrio para que no las afecten las corrientes de aire; antes de su uso, es preciso calibrarlas que si no tienen ningún cuerpo que pesar, marquen cero (capacidad de 200g de un platillo)  La balanza semimicro(capacidad de 100g de un platillo)  La balanza micro (capacidad de 30g de un platillo) 2.

¿Existen las llamas “frías”? Una asombrosa "paradoja", merece especial mención. Un fenómeno luminoso, conocido como la " llama fría ", se observa por ejemplo, cuando se calienta una mezcla de vapor de éter y oxígeno. Tales llamas no son realmente frías, de hecho producen "cierto calor". Pero al contrario de las llamas " ordinarias ", que avanzan de capa en capa del gas, por conducción térmica, la llama fría, actúa por difusión de las moléculas reactivadas o radicales libres, que inician los procesos químicos según avanzan. La luz de las llamas frías, es una " quimioluminiscencia ", originada por las "moléculas excitadas " reducidas por la reacción.

 BIBLIOGRAFIA:  

Raymond Chang; Química; Mc Graw Hill ; novena edición; México; 2007 ; pág.122 Brown; Química la ciencia central; Pearson; undécima edición; México; 2009; pág.124

 

Alexeivev; Semimicroanalisis Químico cualitativo; Mir Moscú; Moscú; 1975; pág.176 Salvat; Las Llamas; 03/09/09; http://www.itfuego.com/Inc.%20fuego%20llamas.htm