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INTRODUCCIÓN AL TRABAJO DE LABORATORIO Y OPERACIONES FUNDAMENTALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

INFORME N° 01 INTRODUCCION AL TRABAJO DEL LABORATORIO Y OPERACIONES FUNDAMENTALES Integrantes: CUESTAS FUENTES RODOLFO

Código: 20141222D

Sección: I Profesora: RUTH MALDONADO Curso: QUÍMICA GENERAL

Lima, 15 de abril del 2016

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INTRODUCCIÓN En este informe se da a conocer uno de los instrumentos clásicos más utilizados en el calentamiento de muestras o reactivos químicos, pues este alcanza altas temperaturas, lo suficiente para derretir numerosas sustancias. También se trata de conocer el comportamiento químico de las diferentes sustancias al ser expuestas al calor, dándonos una variedad de colores para poder así identificarlas rápidamente, en lo demás de este informe se informará de manera minuciosa todo lo mencionado anteriormente.

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Objetivos: Introducción al trabajo de laboratorio Aprender el correcto uso de los materiales de laboratorio, así como el estudio de la llama, usando el mechero bunsen. Entender las diferencias, aparte del color y la luminosidad, entre las llamas luminosa y no luminosa. Operaciones fundamentales

Conocer los aspectos, la teoría, el funcionamiento de algunos de las operaciones realizadas constantemente en el laboratorio de química, ya que estas servirán en las futuras experiencias de laboratorio.

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MARCO TEORICO Cada átomo es capaz de emitir o absorber radiación electromagnética, aunque solamente en algunas frecuencias que son características propias de cada uno de los diferentes elementos químicos. Si, mediante suministro de energía calorífica, se estimula un determinado elemento en su fase gaseosa, sus átomos emiten radiación en ciertas frecuencias del visible, que constituyen su espectro de emisión. Si el mismo elemento, también en estado de gas, recibe radiación electromagnética, absorbe en ciertas frecuencias del visible, precisamente las mismas en las que emite cuando se estimula mediante calor. Este será su espectro de absorción. Se cumple, así, la llamada Ley de Kirchhoff, que nos indica que todo elemento absorbe radiación en las mismas longitudes de onda en las que la emite. Los espectros de absorción y de emisión resultan ser, pues, el negativo uno del otro. Puesto que el espectro, tanto de emisión como de absorción, es característico de cada elemento, sirve para identificar cada uno de los elementos de la tabla periódica, por simple visualización y análisis de la posición de las líneas de absorción o emisión en su espectro. Estas características se manifiestan ya se trate de un elemento puro o bien combinado con otros elementos, por lo que se obtiene un procedimiento bastante fiable de identificación. Podemos, en definitiva, identificar la existencia de determinados elementos químicos en la composición de sistemas inaccesibles, como pueden ser objetos astronómicos, planetas, estrellas o sistemas estelares lejanos, aparte de que, también, y debido al Efecto Doppler-Fizeau, podemos establecer una componente de velocidad de acercamiento o alejamiento de nosotros.

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Detalles experimentales Materiales                

5 tubos de ensayo 2 vasos de precipitado de 250 mL Baguetas Tubos de vidrio de 10 cm. de largo Mechero Bunsen Trípode Rejilla con asbesto Termómetro Pinza para tubos de ensayo Trozos de porcelana Alfileres Cartulina Alambre de nicrom Caja de Fósforo 1 Piseta Pinza para crisol Reactivos

 NaCℓ (sal común)  Arena  Glicerina  Sales o soluciones de: NaCℓ , KCℓ , LiCℓ , BaCℓ2, SrCℓ2, CuCℓ2  Cu (virutas y en láminas)  HNO3(ac) 8N  Na2SO4  NaOH (lentejas y solución diluida)  HCℓ (diluido y 6N)

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NaHCO3  Agua destilada 

PRECAUCIONES E INDICACIONES ANTES DE UTILIZAR EL MECHERO DE BUNSEN

 Antes de utilizar el mechero, asegúrese cuál es la tubería que suministra el gas y que la manguera de hule esté bien conectada.  El mechero deberá ser manipulado por una sola persona.  Antes de encender el mechero, la entrada de aire debe estar cerrada para evitar que las llamas recorra el interior del tubo produciendo un fuerte calentamiento, lo que podría provocar quemaduras en las manos  Encienda el cerillo antes de abrir la llave que suministra el gas.  No enrolle la manguera de hule alrededor del mechero.  Cuando se transfieran líquidos, la viñeta del frasco de reactivo debe quedar opuesta al flujo del líquido.  Los reactivos sobrantes no deben regresarse al frasco original.  Al terminar la práctica dejar limpio el material, así como el lugar de trabajo.

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HOJA DE DATOS EXP 1 ESTUDIO DE LA LLAMA 1. 2. 3. 4. 5.

La porcelana quedo en la base con hollín La porcelana quedo rojiza El cartón solo es quemado por los costados menos donde toco la zona fría La llama no atraviesa la rejilla pero después con el tiempo si la atraviesa El palito no se quema ya que está en la zona fría

EXP 2 OPERACIONES FUNDAMENTALES 1. El vidrio impide que el vapor de agua salga del tubo de ensayo 2.

Altur a 3 3 cm 37 cm 42 cm

Temperatur a 101 ° C

97 ° C 93 °C

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Observaciones y conclusiones: Introducción al trabajo de laboratorio Cada objeto en el laboratorio tiene un uso particular, siendo cada uno de ellos importantes al realizar un experimento. Además, en el estudio de la llama se concluye que en la llama luminosa se presenta una temperatura mucho menor que en la llama no luminosa, por lo que la llama no luminosa es más eficiente.

Operaciones fundamentales Las operaciones realizadas en el laboratorio tienen que ser realizadas con la mayor precisión posible, evitando siempre el error. Es importante la concentración para que los experimentos salgan bien, esta última, junto con el buen estado de los materiales, además del conocimiento previo sobre el fenómeno a observar, son claves al momento de llevar a cabo el experimento y tomar los datos.

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Cuestionario Introducción al trabajo de laboratorio: 1. Haga un esquema del mechero y dibuje sus partes

2. ¿Cuándo se produce la llama azulina “no luminosa” y cuándo la llama “luminosa”? Se produce no luminosa cuando entra el suficiente aire al mechero como para producir una combustión completa, la llama luminosa se produce cuando la combustión es incompleta, pues se generan partículas incandescentes principalmente constituidas por carbón. 3. Explique la presencia de las partículas de carbón en la llama luminosa. Escribir las ecuaciones balanceadas de las reacciones de ambos tipos de llama. La presencia de carbón se debe a la combustión incompleta, este tipo de combustión se da por la falta de oxígeno, que a su vez es causada por la poca entrada de aire al mechero. Llama luminosa:

C3 H 8 +3 O2 → 2CO +C+ 4 H 2 O+Calor Llama no luminosa

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C3 H 8 +5 O2 → 3CO 2 +4 H 2 O+Calor 4. ¿Cuál de las zonas de la llama es la “zona reductora” y por qué? La zona reductora, o cono interno de la llama se nombra así debido a la presencia de carbón y monóxido de carbono, generados por la combustión incompleta del gas. Es de color azul verdoso y donde se realizan las reacciones iniciales necesarias para la combustión. 5. ¿Cuál de las zonas de la llama es la “zona oxidante” y por qué? De color azul pálido y está constituido por los productos de la combustión, mayormente por vapor de agua y dióxido de carbono. Aquí se concentra la mayor parte de oxígeno y las temperaturas elevadas, lo que hace que esta zona sea potencialmente oxidante, de ahí su nombre 6. ¿Qué se demuestra con el experimento de la tela metálica colocada horizontalmente a través de la llama o un trozo de cartón o cartulina verticalmente en medio de la llama? Se demuestra que la llama no luminosa presenta mayor temperatura que la llama luminosa, esto se nota por la diferencia en el tiempo que toma en presentar el color rojo característico de un metal ardiendo (en el caso de la rejilla metálica) y el tiempo que toma en “quemarse” (el trozo de cartulina). 7. ¿Qué se demuestra con el experimento del tubito de vidrio? En el caso de la llama no luminosa, los radicales libres que quedan en la zona reductora pasan a través del tubo de vidrio y arden en el extremo libre, en cambio, en el caso de la llama luminosa, los radicales libres son menos, ya que salen en forma de hollín, entonces no arden, por ello la llama es de menor intensidad en este último caso. Esto demuestra que en la llama luminosa la combustión es incompleta y se desperdicia el combustible; además demuestra que en la zona reductora existen radicales libres, que normalmente se consumen en la zona oxidante, lo que no sucede en la llama luminosa. 8. ¿Cuáles son las partes más frías y más calientes de la llama? ¿A qué se debe la diferencia de temperatura? Las partes más frías están en la base, donde se encuentran los gases y combustibles aún sin quemar. La temperatura va aumentando hasta cierta altura, conforme se van quemando los gases, en una combustión completa la temperatura sería mayor, puesto que mayor cantidad de gas es quemada 9. De tres razones por lo que es preferible utilizar siempre la llama NO LUMINOSA 1. Combustión completa, no deja residuos. 2. Agiliza los procesos químicos, puesto que la temperatura es mayor 3. Ahorro de combustible y comburente. (Mayor eficienci

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10. Explicar por qué un soplete alcanza temperatura más elevada que un mechero ordinario. Haga un esquema del mismo. Esto se debe a que el soplete está diseñado para tener una mayor concentración de gases, por lo tanto a una mejor combustión, que generaría una elevada temperatura.

Operaciones fundamentales: Experimento N° 01 1. ¿Cómo cree que actúa el vidrio molido en el calentamiento? Las masas del vidrio molido son pequeñas por lo que al colocarlos en el agua destilada no afecta mucho al aumento de la masa total. Sin embargo si varia la capacidad calorífica (calor necesario parar aumentar en un grado centígrado una masa), por lo que como hemos visto en el experimento acelera el proceso de calentamiento. 2. ¿Qué diferencia hay entre ambos calentamientos? Que en el primero se demora más, en cambio en el segundo, con el vidrio molido, es más rápido

Experimento N° 02 1. Haga un cuadro con los datos obtenidos en la prueba a.

Altur a 3 3 cm 37 cm 42 cm

Temperatur a 101 ° C

97 ° C 93 °C

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2. ¿Cómo opera el radiador? Ayude su explicación con un gráfico El radiador opera tomando el calor que emana la llama del mechero, como es un cuerpo negro los “rayos de calor” chocan en las paredes sin perder demasiada energía, y por convección (usando el aire cercano) calienta el cuerpo cercano.

Por convección se irradia el calor a un cuerpo cercano

Radiador, se pierde muy poco calor dentro

Calor del mechero antes de ingresar en el radiador

Experimento N° 03 1. ¿En qué consiste la decantación? La decantación es un método físico de separación de mezclas heterogéneas, se pueden formar por dos líquidos o sólido y líquido. Se necesita dejarlo reposar para que el sólido sedimente, en otras palabras, descienda al fondo y sea luego extraído. 2. ¿Qué características debe tener un papel de filtro? -

Permeabilidad Resistencia a las soluciones utilizadas en el experimento Mínima masa

3. ¿Qué embudo ofrece mayores ventajas para la filtración, uno de vástago largo o uno de vástago corto? ¿Por qué? En el embudo de vástago corto, el líquido que queda en las paredes sería de menor volumen que el líquido que queda en las paredes de un embudo con vástago largo, por lo que conviene utilizar el primero. Esto reduciría el error en la medición del volumen de líquido depositado.

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4. ¿Qué diferencia observa entre los precipitados? Las diferencias que se observan son: El color y la consistencia. 5. ¿Qué recomendaría en cada paso para una buena separación de fases? EL filtro utilizado es muy importante, este será el encargado prácticamente de todo el trabajo de separación de fases. Si se usa el papel filtro se debe esperar a que el compuesto depositado esté seco, pues eso disminuirá el error en el cálculo.

Experimento N° 05 1. Indicar cómo afectara el valor de la densidad de sólidos calculada, cada uno de los hechos siguientes: 

Una parte del metal que queda fuera del agua: La densidad será mayor ya que el volumen medido sería menor, y con una masa constante este varía de manera inversamente proporcional a la densidad.



En la probeta graduada queda atrapada una burbuja de aire bajo el metal. El volumen medido sería mayor, y por lo explicado en el punto anterior, la densidad disminuye.



Se toma equivocadamente alcohol(densidad 0.79gr/ml), en vez de agua(densidad 1 gr/ml) No afecta al cálculo de la densidad, ya que la diferencia de volúmenes es la misma.

2. Idéese un método para determinar la densidad de un sólido que flota en el agua Se puede utilizar un líquido menos denso, alcohol por ejemplo, donde este sólido no flote. 3. Se dispone de un objeto de metal cuya forma es la de un cono de revolución de 3.5cm de altura y 2.5 cm de diámetro básico. ¿De qué metal estará constituido si su masa es de 41.82gr? Calculando el volumen a través de la fórmula:

h 3 V= π r 3

Resulta que V = 5,7269 cm3

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Nos dan la masa como dato, entonces la densidad sería:

ρ=

m g =7,3 3 =7,3 x 10 3 kg /m3 V cm

Esta resulta ser aproximadamente la densidad del Estaño. 4. Suponga que durante el experimento en la determinación de la densidad de líquidos, se pesa primero la probeta graduada seca y luego la probeta con agua. ¿Será la densidad calculada mayor o menor que la hallada por el procedimiento normal? Explica la razón expuesta. Será igual, ya que los pesos son datos, y el orden en que se midan no variará los resultados. 5. Aplicando el valor encontrado de la densidad del líquido a la Tabla I, determinar la concentración en porcentaje de la solución de cloruro de sodio. Si en la tabla no se indica el valor encontrado para la densidad, este se halla por el método de interpolación de los dos más próximos (mayor y menor) de la tabla La densidad de la solución pedida es 1.112gr/ml según la tabla la solución tendría un 15.43% aproximadamente en concentración de cloruro de sodio. 6. Explicar la diferencia entre densidad y gravedad especifica. Como sabemos la densidad es la cantidad de masas que se encuentra en un volumen dado de sustancia. Además es una propiedad intensiva (propia de cada material) En cambio la gravedad específica se define como la relación que existe entre la masa de un volumen dado de una sustancia con la masa de un volumen igual de agua en otras palabras es la relación entre sus densidades.

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RECOMENDACIONES 1. Seguir los pasos indicados por el profesor para prender el Mechero de Bunsen. 2. Cuando vamos a prender el mechero lo debemos prender con la llama luminosa, ya que si la prendemos con la llama no luminosa esto podría producir una pequeña explosión. Puesto que, para prender el mechero con llama no luminosa tenemos que dejar entrar gran cantidad de aire y poca cantidad de gas. 3. al trabajar con fuego debemos ser muy cuidadosos ya que existe un gran riesgo, cuando trabajamos con solventes como en este caso el etanol, con gases o con sólidos que podrían reaccionar violentamente

Bibliografía -

QUÍMICA, La Ciencia Central, Theodore L. Brown, 11° Edición

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Guía de Laboratorio de Química UNI