UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
GUADALAJARA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BÁSICA
NOMBRE:
CARRERA:
PERÍODO:
PROFESOR:
GRUPO:
No REGISTRO:
CONTENIDO
PRÁCTICA 1. SEGURIDAD EN EL LABORATORIO ..................................................... 1
PRÁCTICA 2. MATERIAL DE LABORATORIO ............................................................. 12
PRÁCTICA 3. USO DE LAS BALANZAS Y MATERIAL VOLUMÉTRICO ................. 17
PRÁCTICA 4. ESTEQUIOMETRÍA DE COMPUESTOS ................................................. 28
PRÁCTICA 5. DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE HIDROGENO (pH) ............ 32
PRÁCTICA 6. CINÉTICA QUÍMICA ................................................................................ 38
PRÁCTICA 7. EQUILIBRIO QUÍMICO ............................................................................ 44
PRÁCTICA 8. ELECTROQUÍMICA: REACCIONES REDOX ........................................ 48
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BÁSICA
PRÁCTICA 1. SEGURIDAD EN EL LABORATORIO
1. OBJETIVOS
• De enseñanza: Mostrar los diferentes materiales de trabajo en el laboratorio e
indicar su uso adecuado.
•
De aprendizaje:
o
o
o
o
Identifica los materiales de trabajo en función de su utilidad práctica.
Identifica los componentes de las hojas de seguridad de los reactivos
químicos.
Se hace consciente de la necesidad de utilizar equipo de seguridad durante el
trabajo.
Utiliza adecuadamente la bitácora de laboratorio.
2. PRELECTIO
La seguridad en el laboratorio es la lección más importante que podrá aprender de su
experiencia en los laboratorios de química a lo largo de su carrera y en su vida profesional.
Las buenas prácticas de laboratorio son esenciales para su seguridad y bienestar, así como
para la de aquellos que le rodean. El laboratorio es un lugar para el trabajo serio y bien
planeado; usted debe estar siempre consciente de eso. Por favor, considere que debe tomar
muy en serio el trabajo de laboratorio, escuchar a su profesor o asistente de laboratorio y
apegarse a las precauciones y reglas de seguridad que se enlistan a continuación.
3. ANTECEDENTES
Los laboratorios de química pueden ser lugares de trabajo suficientemente
peligrosos. Hay solventes inflamables, químicos tóxicos y corrosivos, equipo electrónico,
material de cristalería delicado y mucho más. El potencial de riesgo para usted puede
disminuirse al mínimo si toma en consideración los siguientes procedimientos de
seguridad. La precaución de seguridad más importante es venir al laboratorio preparado y
consciente de lo que realizará experimentalmente. No hay nada más peligroso en un
laboratorio que un estudiante que no se ha preparado previo a su laboratorio y que trata de
llevar a cabo los procedimientos experimentales que no conoce. SIEMPRE consulte con su
profesor o asistente de laboratorio si tiene dudas acerca del procedimiento experimental.
Muchas de las medidas de seguridad de nuestro laboratorio se describen a
continuación. Su profesor de clase teórica, su profesor de laboratorio o su asistente, o
cualquier persona que forma parte del personal del Departamento de Química está
autorizado para removerle a usted de su actividad de laboratorio sin previo aviso si usted
falla al seguir alguna de estas reglas o aquellas especificadas en los procedimientos
particulares.
1
Protección Visual
Siempre debe portar lentes de seguridad o goggles mientras permanezca en el
laboratorio. Deben utilizarse desde el instante en que usted entra al laboratorio y hasta que
usted lo abandone por completo, incluso si usted no está haciendo ninguna actividad. No
hay ninguna excepción a esta regla. El incurrir en faltas consecutivas a esta regla resultará
en la expulsión definitiva del laboratorio, lo cual implica que usted reprobará
completamente su curso.
La Sociedad Americana de Química ha determinado se puede permitir el uso de
lentes de contacto, cuando se usan en conjunto con lentes de seguridad. Nosotros hemos
adoptado esta recomendación, lo mismo que otras universidades del mundo. En caso de que
sus ojos se vieran afectados por algún compuesto químico por favor remueva
inmediatamente sus lentes de contacto antes de usar el lavaojos, y asegúrese de indicar a su
profesor, asistente o personal médico que usted portaba lentes de contacto al momento de la
exposición.
Vestimenta
Usted debe vestir pantalón largo, de preferencia de textiles grueso como la mezclilla
y botas de seguridad con calcetines que cubran por completo su pie y su tobillo. Toda la
piel de su cuerpo debe estar perfectamente cubierta de la cintura hacia abajo durante su
permanencia en el laboratorio. Sus zapatos, pantalones y sus calcetines deben cubrir sus
piernas y pies por completo mientras usted se encuentre sentado. No se permiten shorts,
pantalones de fibras sintéticas, pantalones rotos, zapatos de tela o abiertos en el laboratorio.
No se le permitirá la entrada al laboratorio si usted usa falda, leggins, mallas, sandales, flipflops, zapatos con tacón alto, etc. En los laboratorios de química existe la posibilidad de
que usted pueda quedar desvestido por acción de agentes químicos en su ropa, por lo tanto,
no vista ropa sin la cual no pueda sentirse cómodo. Si usted tiene el pelo largo, por favor
recójalo hacia atrás.
Porte siempre su bata de laboratorio mientras se encuentra en él. La bata no debe
utilizarse fuera del laboratorio. No obstante, la puede utilizar en el pasillo de la zona de
laboratorios exclusivamente, nunca porte su bata para asistir a las aulas, ir a la cafetería o
cualquier otro lugar público, recuerde que la bata de laboratorio no es un accesorio de
moda, es una vestimenta de seguridad y, por tanto, generalmente se verá contaminada con
agentes químicos tóxicos que pudieran dañar su la salud y la de las personas con las cuales
usted tenga contacto fuera del laboratorio. Recuerde: Usted es un estudiante de la Facultad
de Ciencias Químicas y deberá acatar las reglas de seguridad en todo momento mientras se
encuentre en las instalaciones universitarias. Evite ser sancionado.
2
Guantes
Usted deberá portar guantes solo durante el trabajo con reactivos químicos. Es su
responsabilidad tener sus guantes listos cada práctica. Casi siempre podrá encontrar guantes
de su talla disponibles en el almacén general del Departamento de Química, si no es así, le
sugerimos hacer la indicación para ver las opciones que tenemos para usted. La sugerencia
general es que usted tenga su propia caja de guantes para evitar contratiempos.
Los guantes solo están diseñados para protegerlo de salpicaduras o contacto
incidental con los compuestos químicos. Los ácidos fuertes, las bases fuertes y los
solventes podrían penetrar rápidamente a través de los guantes, por lo tanto, no debe utilizar
los guantes una vez que estos hayan entrado en contacto con algún compuesto químico de
los mencionados anteriormente. Cámbiese los guantes cada que sea necesario y evite
utilizarlos para tocar sus útiles escolares. Nunca toque su cara, su celular o sus ojos
mientras porte guantes. El uso de celular no está permitido dentro del laboratorio en
ninguna circunstancia. Solo en algunas raras ocasiones los guantes de látex o nitrilo
pudieran irritar su piel; si fuera el caso por favor informe al responsable de su laboratorio.
Hay guantes de látex gruesos que usted puede utilizar para protección contra
químicos especiales. Estos guantes pueden resistir el contacto con ácidos y bases
concentrados por un tiempo. Son algo incómodos de portar, razón por la cual solo se
utilizan cuando se trabaja con ácido y bases extremadamente fuertes, especialmente con
químicos tóxicos y en cualquier situación que su profesor o asistente se lo indique. Aun
cuando los guantes son resistentes, usted debe lavarlos bien si se expuso al contacto con
agentes químicos. Recuerde lavar sus manos antes de salir del laboratorio.
Alimentos y bebidas
Es importante que usted haya comido antes de llegar al laboratorio, si este fuera el
caso. Usted estará de pie durante 2 o 3 horas aproximadamente sin proveer a su cuerpo de
la energía necesaria para sus funciones; de no haber ingerido alimentos, previo al
laboratorio, podría sentirse cansado o ligeramente mareado. Los alimentos y las bebidas
están estrictamente prohibidos en el laboratorio. Mascar chicle o comer dulces también está
terminantemente prohibido. Si usted se sintiera mal durante su trabajo en el laboratorio y
puede ser causa de falta de alimento o líquidos, indique a su profesor si puede salir a comer
un snack. No se permite fumar en los edificios de esta universidad y, especialmente, está
estrictamente prohibido fumar en el laboratorio.
3
Sustancias Químicas
Si usted derrama alguna sustancia química en su piel, lave inmediatamente con
abundante agua por al menos 15 minutos al chorro de agua; notifique a su profesor o
asistente. Si usted derrama químicos en su mesa o en el piso, hágalo saber a su profesor o
asistente para que le instruya o ayude en la limpieza adecuada o llame por asistencia.
Si usted derrama una gran cantidad de alguna sustancia química cualquiera o, sobre
todo, sustancias tóxicas o corrosivas sobre su cuerpo o su ropa, deberá utilizar la regadera
de seguridad. Pida la asistencia de su profesor, aunque usted puede dirigirse directamente a
la regadera de seguridad y tirar de la cadena. Remueva la ropa afectada (créanos, su
modestia es la última cosa que debe tener en consideración si usted llegara a necesitar de la
regadera de seguridad). Su profesor o asistente desalojará el laboratorio y le proveerá de
una bata limpia una vez que haya concluido el lavado de las sustancias. También se dispone
en el laboratorio de lavaojos para remover sustancias peligrosas de sus ojos.
Lave completamente sus manos antes de dejar el laboratorio. Limpie su área de
trabajo. Si todos limpian su área antes de iniciar el trabajo y al concluir, el laboratorio será
un lugar más seguro para trabajar. Los profesores o asistentes están facultado para designar
equipos de estudiantes para limpiar ciertas áreas del laboratorio.
Disponga de todos los residuos químicos en los contenedores disponibles para ello.
Deberá consultar las hojas de seguridad (MSDS o SDS, por sus siglas en inglés) de
cada sustancia que utilice en el laboratorio previo a su ingreso a prácticas. Todos los
manuales del Departamento de Química tienen el espacio adecuado para llenar con la
información pertinente para cada práctica. Algunas empresas como Sigma-Aldrich
http://www.sigmaaldrich.com/mexico.html poseen una amplia base de datos en hojas de
seguridad que son altamente confiables. Si tuviera dificultades para localizar alguna en
especial, puede pedir la orientación de su profesor o asistente. Estas hojas de seguridad le
proveerán de los detalles necesarios sobre cada sustancia incluyendo: toxicidad, reglas de
manejo e información sobre qué hacer en caso de exposición. En general, es difícil saber
con certeza que tan riesgosas son las sustancias químicas. Es preferible tener precaución
con todas ellas en general. Su exposición es pertinente y segura dentro de los límites
confiables en todas las prácticas del Departamento de Química siempre que usted se apegue
a las indicaciones que se dan en su manual de prácticas y siga los procedimientos de
seguridad que se recomiendan en el manejo de dichas sustancias químicas.
4
Las experiencias prácticas de laboratorio fueron diseñadas y escritas de tal forma
que su exposición y contacto con sustancias químicas riesgosas sea la mínima posible.
Usted simplemente no puede hacer química sin sustancias química, pero puede pensar que
está haciendo por su propia seguridad.
Material de cristal y porcelana
Sea consciente de que manejar material de cristal y porcelana implica ciertos
riesgos. El descuido en el manejo de este tipo de materiales puede resultar en accidentes de
laboratorio. Cuando utilice este tipo de material siempre siga las reglas que se enlistan a
continuación para su seguridad:
a) Nunca utilice material de cristal o porcelana que este roto, agrietado o astillado.
Examine todo su material antes de que se le entregue en el almacén general. Los
materiales defectuosos se deben disponer adecuadamente en contenedores
especiales.
b) Tenga cuidado con el material caliente. El cristal y porcelana se enfrían lentamente;
ambos materiales lucen exactamente igual si están muy calientes o fríos.
c) Tenga cuidado especial con las piezas de conexión de cristal. Conéctelas con
cuidado y remuévalas de la misma manera. No fuerce las conexiones. Si no puede
unir o separar dos piezas pida la ayuda de su profesor o asistente.
Heridas
Si usted resulta herido, no importa cuán pequeña sea la herida, comuníqueselo a su
profesor o asistente, es la persona indicada para valorar y ayudarle en estas situaciones. En
el caso de heridas menores (pequeños cortes, quemaduras mínimas, picaduras con agujas,
etc.), el profesor a cargo le podrá atender in situ con el material del botiquín de primeros
auxilios del que se dispone en los laboratorios del Departamento de Química. En caso de
que sea una herida de mayor gravedad, usted será acompañado hasta los servicios médicos
de la universidad y en su caso, se solicitará de los servicios médicos de urgencias. Nunca
deje el laboratorio para ir a tratamiento sin notificar a su profesor. Después de tratar la
herida, se le preguntará si puede continuar con las actividades. No se le penalizará si es
incapaz de terminar su actividad, aun si es a causa de que se sienta incómodo al continuar
su trabajo de escritorio. Considere que esto no le exime de responsabilidad por accidentes
causados al no seguir los protocolos de seguridad que se le indican en cada práctica. El
profesor es el responsable de asegurarse que usted cumpla con las normas de seguridad en
cuanto a vestimenta, alimentación y otros asuntos que se indican arriba.
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Fuego y derrames químicos serios
Los peligros del fuego y los derrames químicos se pueden minimizar y manejar
efectivamente si usted acata los siguientes procedimientos:
¡Piense en esto! Las prácticas de laboratorio son seguras e implican la prevención de
fuego y derrames mayores. Si ocurre un incendio por favor retírese del origen y notifique a
su profesor o asistente. El profesor es el indicado para decidir la mejor forma de extinguir
el fuego y utilizará el extintor de ser necesario.
Usted no es responsable de usar el extintor; estos se encuentran en los laboratorios
para asistirle a usted únicamente en caso de ser necesaria la evacuación del laboratorio (en
caso de que el fuego esté bloqueando la salida). Salga de inmediato y notifique al
departamento de seguridad para que combatan el fuego.
Hay una alarma para eventos de incendio en las paredes exteriores a los laboratorios
en caso de que el fuego saliera de control.
Notifique a su profesor o asistente sobre todos los derrames químicos, no importa
cuán pequeños sean. Los derrames pequeños se pueden contener fácilmente, y su profesor
puede asistirle para limpiarlos. Si el derrame es mayor o es de algún compuesto químico de
aroma desagradable o tóxico, notifique a su profesor y muévase del área de inmediato.
Procedimiento de evacuación
Si suena la alarma de incendios o si el laboratorio está siendo evacuado por
cualquier otra razón, apague y desconecte de inmediato todos los equipos eléctricos que
esté utilizando, salga del laboratorio y diríjase al punto de reunión. En el edificio de ICET
existen dos puntos de reunión que puede localizar fácilmente por los recuadros verdes que
se encuentran pintados en el piso. Su profesor le indicará la ruta más adecuada para la
evacuación del edificio. Si su profesor le indica que deje el laboratorio o cierta área
¡hágalo!
Violaciones a los procedimientos de seguridad y reglamento del laboratorio
Se tomarán las siguientes acciones en caso de que el estudiante incurra en la
violación de las reglas de seguridad de los laboratorios del Departamento de Química:
a) El estudiante recibirá una llamada de atención verbal en la primera violación menor,
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y perderá los puntos asignados a seguridad en el laboratorio.
b) Una violación a las reglas seria o recurrente, resultará en una amonestación por
escrito, y se solicitará al estudiante que abandone el laboratorio de inmediato. El
estudiante recibirá cero de calificación en el laboratorio. La amonestación escrita
podrá incluir una advertencia de posible expulsión del curso en caso de recurrencia
en la violación al reglamento.
c) Aquel estudiante que incurra en una violación a la seguridad después de una
amonestación por escrito será expulsado del laboratorio con la consecuente
reprobación de su curso completo. El estudiante deberá solicitar de manera formal
al Jefe del Departamento de Química con copia para el Director de la Facultad y el
profesor(es) responsables del curso para que se pueda considerar su readmisión en
el curso, sin que esto implique que la readmisión sucederá.
Equipo de Seguridad
Localice los equipos de seguridad que están más cerca de usted en todo momento;
usted nunca sabe cuándo podrán necesitarlos usted o alguno de sus compañeros. En caso de
cualquier incidente, notifique al profesor o asistente de inmediato.
Kit de primeros auxilios
Hay un kit de primeros auxilios en la gaveta indica para ello en el laboratorio donde
esté trabajando. En este usted encontrará material básico de curación como banditas,
alcohol, pomada para quemaduras leves, antiácidos, entre otros.
Estaciones lavaojos
En cada laboratorio hay uno o dos lavaojos, estos se encuentran junto a las
regaderas de seguridad. En caso de contacto de una sustancia química con sus ojos,
mantenga su cabeza en posición horizontal sobre los chorros de agua y parpadee por al
menos 15 minutos continuos sin retirarse del chorro de agua. Si se percata que su
compañero de trabajo tiene algo en sus ojos, ayúdele a llegar a la estación lavaojos,
conserve la calma y ayúdele a lavar sus ojos. Si siente una sensación de escozor en sus ojos,
podría permanecer lavando sus ojos unos minutos más para asegurarse de eliminar lo más
posible la sustancia química. Si usa lentes de contacto, debe removerlos antes de utilizar la
estación lavaojos para minimizar la herida.
Regaderas de seguridad
Las regaderas de seguridad se encuentran estratégicamente localizadas en los
laboratorios del Departamento de Química, normalmente cerca de las ventanas. Para
operarlas, hale la cadena que se encuentra en la parte superior de la regadera. La regadera
libera una gran cantidad de agua fría, así que esté preparado para ello. Inmediatamente
7
deshágase de la ropa contaminada mientras se encuentra bajo el chorro de agua. No sea
tímido, procure su seguridad. La regadera no es de flujo continuo, tendrá que halar de la
cadena hacia abajo cada 20 segundos aproximadamente.
Extinguidores de incendios
Los extintores se localizan en alguna de las paredes interiores del laboratorio,
generalmente a un lado de la puerta principal y en los pasillos del edificio. En caso de
fuego, notifique inmediatamente a su profesor o asistente. No se espera que usted utilice el
extintor; están solo para asistirle a usted en caso de que la salida del laboratorio se haya
bloqueado por fuego.
Campanas de extracción de humos
La mayoría de los laboratorios del Departamento de Química cuentan con campanas
de extracción de humos localizadas en alguna de las paredes. Estas extraen el aire del
laboratorio y previenen que usted respire gases o humos tóxicos durante los experimentos
que producen este tipo de compuestos. Cualquier experimento podría provocar la
producción de gases tóxicos y, por tanto, se indica el uso de estos equipos en cada una de
las prácticas.
Alarma de incendios
La alarma de incendios está localizada en las paredes externas al laboratorio y
próximas a las rutas de evacuación de los edificios. Están ahí por una razón, si usted
necesita tirar de alguna de ellas que sea porque va rumbo a un punto de reunión de
seguridad.
Disposición de residuos
Las dependencias de gobierno encargadas de la vigilancia de la salud ambiental y la
seguridad de los habitantes de nuestro país, así como diversas normativas internacionales,
requieren que se haga disposición adecuada de los residuos químico-biológicos y materiales
peligrosos con apego a las disposiciones vigentes por parte de las instituciones educativas,
centros de investigación e industrias. Usted como estudiante es un elemento importante
para mantener el apego a la legalidad en materia de protección ambiental y salud pública.
Por lo tanto, el manejo adecuado de los residuos y de los materiales peligrosos lo
mantendrán a usted, a sus compañeros y al medio ambiente con la mejor salud posible. Por
favor siga las siguientes indicaciones y siempre pregunte a su profesor o asistente cuando
tenga dudas en como disponer de algún residuo o material de laboratorio.
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Basura regular
Toallas de papel, papel, guantes desechables, pañuelos de papel, etc. que no estén
altamente contaminados o no contengan residuos tóxicos o peligrosos pueden depositarse
en el cesto de basura convencional al final de cada laboratorio. NUNCA deposite material
contaminado con químicos las sustancias químicas mismas o cualquier material de cristal o
porcelana en los contenedores de basura regulares.
Disposición de material y sustancias químicas
Todo el material de plástico, cristal o porcelana, roto, así como el material
desechable (roto o no) debe depositarse en los contenedores disponibles para ello durante el
laboratorio, en su defecto, deberá entregarse al almacén para su correcta disposición.
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4. CUESTIONARIO DE REPASO
4.1. ¿Cuándo puede comer o ingerir líquidos en el laboratorio? ¿Es posible masticar
chile en el laboratorio?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.2. Describa el atuendo adecuado para ingresar al laboratorio. Incluya todos los
elementos de seguridad personal.
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____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.3. ¿Qué debe hacer si alguna sustancia química le salpica los ojos?
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____________________________________________________________________
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4.4. ¿Qué debe hacer si se corta con algún material del laboratorio?
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____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.5. ¿Qué debe hacer si quiebra algún material de cristal o porcelana?
____________________________________________________________________
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4.6. ¿En qué situaciones debe alertar a su profesor o asistente en caso de derrame,
rompimiento, fuego o cualquier otra emergencia?
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____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.7. ¿Qué tipo de sustancias o procedimientos se deben manejar en la campana de
extracción de humos?
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____________________________________________________________________
4.8. ¿Qué debe hacer en caso de un pequeño incendio? ¿En caso de un incendio
mayor?
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____________________________________________________________________
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4.9. Especifique la localización de las salidas de emergencia y como evacuar el
edificio.
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____________________________________________________________________
4.10. ¿Dónde debe colocar las sustancias químicas al final de su práctica?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.11. ¿Qué debe hacer inmediatamente después de abandonar el laboratorio de
forma regular?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.12. Los compuestos químicos que se usan en las prácticas de laboratorio
normalmente se localizan en la mesa del profesor o en la campana de extracción
de humos. Si toma un exceso de ellas ¿qué debería hacer con el exceso?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
4.13. ¿Cuándo debe utilizar guantes?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
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MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BÁSICA
PRÁCTICA 2. MATERIAL DE LABORATORIO
1. OBJETIVO
1.1. Identificar materiales y equipos de uso frecuente en el laboratorio.
1.2. Conocer el uso y función de materiales y equipos del laboratorio.
2. INTRODUCCIÓN
El laboratorio es uno de los lugares en el que se realizan experimentos para poder
comprobar mediante un método científico los conocimientos adquiridos en la clase teórica.
Es de vital importancia que el alumno sepa reconocer cada uno de los materiales de
laboratorio y sustancias químicas que son frecuentemente utilizadas, pues dominándolos
puede llegar a seleccionarlos y manejarlos adecuadamente, con lo que desarrollará la
habilidad necesaria para realizar el objetivo principal que es la práctica. El material y equipo
que se utiliza en el laboratorio de química constituyen experimentos con los cuales se realizan
experimentos e investigaciones, sus características dependen del tipo de material del que
están hechos.
NOTA: El material y equipo de vidrio que se utiliza en el laboratorio soporta temperaturas
aproximadas de 300 a 400 °C, es decir son refractarios.
3. PRELABORATORIO
3.1. ¿Por qué es importante que toda persona que trabajé en un laboratorio químico conozca
el nombre y uso de los materiales del laboratorio?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3.2. ¿Con base a qué se debe seleccionar el material de laboratorio?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3.3. ¿Qué cuidados se debe tener con el material de vidrio?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
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3.4. Menciona 3 materiales de vidrio usados en el laboratorio.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3.5. Menciona 3 materiales de porcelana usados en el laboratorio.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3.6. Menciona 3 materiales de madera, metal o plástico usados en el laboratorio.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3.7. ¿Para qué se usan los siguientes materiales?
•
Mortero____________________________________________________________
•
Piceta______________________________________________________________
•
Refrigerante_________________________________________________________
•
Matraz volumétrico___________________________________________________
•
Embudo de separación_________________________________________________
•
Matraz kitasato_______________________________________________________
•
Tubo de ensayo_______________________________________________________
•
Pipeta______________________________________________________________
•
Cápsula de porcelana__________________________________________________
•
Bureta______________________________________________________________
13
3.8. Identifica los siguientes materiales de laboratorio colocando en el paréntesis el número
que le corresponde.
1. Mortero 2. Piceta 3. Pinza para bureta 4. Embudo rama corta 5. Matraz de
destilación 6. Aro metálico 7. Matraz Erlenmeyer 8. Matraz volumétrico 9.
Mechero 10. Malla metálica 11. Balanza 12. Gradilla y tubos de ensayo 13. Probeta
14. Matraz de fondo plano 15. Vaso de precipitado 16. Agitador 17. Tripie 18.
Vidrio de reloj 19. Soporte 20. Embudo de separación 21. Bureta 22. Cápsula de
porcelana 23. Pipeta volumétrica 24. Pipeta graduada 25. Caja Petri 26. Mechero
de alcohol 27. Espátula 28. Pinza para tubo.
14
4. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO A UTILIZAR
MATERIAL
REACTIVOS
1 Matraz de destilación de 250 mL
1 Matraz Erlenmeyer de 250 mL
1 Matraz volumétrico de 100 mL
1 Bureta de 25 mL
1 Vaso de precipitado de 250 mL
1 Vaso de precipitado de 100 mL
1 Probeta de 25 mL
1 Embudo de separación
1 Pipeta volumétrica de 5 mL
1 Pipeta graduada de 5 mL
1 Tubo de ensayo
1 Embudo rama corta
1 Embudo rama larga
1 Matraz de fondo plano
1 Agitador
1 Vidrio de reloj
1 Caja Petri
1 Soporte Universal
1 Aro metálico
1 Pinza para bureta
1 Pinza tres dedos
1 Tripie
1 Malla metálica
1 Mechero
1 Mechero de alcohol
1 Gradilla
1 Espátula
1 Pinza para tubo
1 Pinza para crisol
1 Crisol
1 Cápsula de porcelana
1 Mortero con pistilo
1 Piceta
EQUIPO
5. SEGURIDAD Y MANEJO DE RESIDUOS
No se requieren medidas de seguridad especiales ni se generan residuos químicos.
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6. DESARROLLO EXPERIMENTAL
• El maestro describirá cada uno de los instrumentos de laboratorio, el tipo de material
con el que están fabricados, su uso y el tipo de cuidados que se deben de tener.
• Se proyectará el video “Seguridad en el laboratorio” con la finalidad de que los
alumnos comprendan las medidas de seguridad con las que se debe trabajar en el
laboratorio de química.
7. PREGUNTAS Y/O INVESTIGACIÓN ADICIONAL
7.1. Localiza los elementos de seguridad del laboratorio y haz un croquis del laboratorio
que muestre su localización (Regadera, lava ojos, campana, extintor, botiquín de primeros
auxilios, señalamientos de seguridad, hojas de seguridad, salidas de emergencia).
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MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BÁSICA
PRÁCTICA 3. USO DE LAS BALANZAS Y MATERIAL
VOLUMÉTRICO
1. OBJETIVO
•
De enseñanza: Demostrar la importancia de las mediciones de precisión y la
exactitud en las mediciones para el desarrollo experimental.
•
De aprendizaje:
o Entender la diferencia entre los conceptos de preciso y exacto.
o Selecciona adecuadamente los materiales necesarios para realizar la
medición precisa y exacta de una sustancia líquida.
o Utiliza el material de laboratorio de forma adecuada para obtener la mayor
precisión posible.
o Adquiere las competencias necesarias para el manejo del material y equipo
de laboratorio.
2. PRELABORATORIO
2.1. Investigar diferencia entre masa y peso.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.2. Menciona algunas de las características adecuadas para la ubicación de la balanza.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.3. ¿Cómo se verifica que la posición de la balanza analítica sea correcta? ¿Cómo se corrige?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.4. Menciona 5 materiales de laboratorio utilizados para medir volumen
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.5. ¿Qué es el menisco y que tipos hay?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
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2.6. ¿Qué significa aforar?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.7. ¿Por qué nunca se debe pipetear con la boca?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.8. ¿Cuál es la diferencia entre precisión y exactitud?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3. INTRODUCCIÓN
Los valores determinados experimentalmente de cantidades físicas (la masa de un
objeto, el calor producido por una reacción, la masa molar de un compuesto) siempre
difiere de sus valores reales. La diferencia entre el valor verdadero y el valor determinado
experimentalmente se llama error experimental. El error experimental es una consecuencia
natural de las limitaciones en las mediciones y los análisis utilizados para obtener un
resultado. Aunque no es posible eliminar el error experimental, la comprensión de un
experimento le permitirá estimar el error experimental y tomar las precauciones necesarias
para reducirlo.
Por ejemplo, suponga que quiere medir la densidad (la relación masa – volumen) de
metanol líquido, CH3OH. Para medir su densidad, se pesa un matraz volumétrico vacío
calibrado para contener 50.0 mL, se llena hasta la marca de calibración con metanol y se
pesa de nuevo. La densidad del metanol, en g/mL se obtiene por la diferencia de las dos
masas dividas entre el volumen de la muestra. Este cálculo propagará el error experimental:
cualquier error cometido en alguna de las tres mediciones generará un error en el valor de la
densidad. Por ejemplo, si la muestra y el matraz juntos pesan 62.12 g, pero la balanza lee
62.39 g, la densidad calculada a partir de los pesos tendrá un error muy grande.
Otras fuentes de error surgen de la forma en que se interpretan las mediciones. Por
ejemplo, un contaminante en el metanol podría alterar su densidad, de tal suerte que aun
con una medición precisa no estará midiendo solamente metanol. Los errores también
surgen cuando se falla al controlar las condiciones experimentales afectando los resultados.
Dado que la densidad depende fuertemente de la temperatura, una medición de densidad es
menos útil si no se especifica la temperatura o si la temperatura varía durante el
experimento.
Finalmente, la teoría utilizada para hacer mediciones indirectas de algunas
cantidades rara vez es exacta, y esta inexactitud genera errores. En nuestro ejemplo, la
teoría de que la densidad puede ser medida por la diferencia de dos pesadas divididas por el
volumen de un líquido parece demasiado obvio que será exacta. Sin embargo, no es así
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debido a que los incrementos en las mediciones de la balanza están afectados por la masa
del líquido menos el aire desplazado.
Con estas fuentes de error potenciales en mente, usted pude diseñar un experimento
de mayor precisión. Por ejemplo, usted puede verificar si una muestra está contaminada por
verificación de la densidad, la cual no se verá afectada por la inclusión de un paso extra de
purificación.
La temperatura de la muestra podría mantenerse en un valor específico durante el
experimento y usted podría corregir la masa del aire desplazado.
Por supuesto que no siempre las fuentes potenciales de error son significativas. Si
usted utiliza una balanza que solo puede medir la masa con precisión de 1 h, las otras
fuentes de error se volverán insignificantes en comparación. La única mejora que podría
hacer es utilizar una mejor balanza.
Error sistemático. Permanece sin cambio a través del tiempo cuando se repite un
experimento. En la medición de la densidad que se mencionó antes, el uso repetido de
muestras contaminadas o del mismo matraz calibrado de forma inadecuada llevará a
cometer errores sistemáticos.
Error aleatorio. El efecto en las mediciones es igualmente probable, ya sea que
afecte en forma positiva o negativa. Uno de los ejemplos es el error generado por la
vibración de la mesa que sostiene la balanza analítica. A diferencia de los errores
sistemáticos, los errores aleatorios se pueden reducir al promediar muchas mediciones. El
promedio cancela las fluctuaciones positivas y negativas entre ellas.
Muchas fuentes de error tienen características sistémicas y aleatorias. Por ejemplo,
supongo que el matraz “vacío” utilizado para le medición de la densidad se pesó mientras
estaba húmedo. Se incurrirá en un error sistemático de pesado, pero la magnitud exacta del
error variará aleatoriamente entre mediciones sucesivas dependiendo de qué tan húmedo
estaba el matraz cuando se pesó “vacío”.
Errores de medición: Incertidumbre, Exactitud y Precisión
Todas las mediciones experimentales involucran algún grado de incertidumbre. La
incertidumbre generalmente se expresa como la variación respecto a la medición verdadera.
Por ejemplo, si usted pesa una masa estándar de 10.0000 gramos en una balanza analítica y
obtiene tres mediciones de 9.9997, 10.0002 y 9.9995 gramos, entonces cuando usted
reportará que la balanza tiene una incertidumbre de ±0.0005 gramos. La incertidumbre de
la mayoría de los equipos de laboratorio ha sido especificada por el fabricante. Algunas
incertidumbres para los equipos utilizados en este laboratorio se enlistan a continuación:
19
Balanza analítica digital
±0.0005 g
Balanza granataria digital
±0.1 g
Probeta graduada de 50 mL
±1 mL
Bureta clase A de 50 mL
±1 mL (para dos mediciones)
Matraz volumétrico clase A de 50 mL
±0.05 mL
La incertidumbre de las pipetas depende de su tamaño y normalmente está escrita en las
pipetas.
Nuestra balanza tiene una incertidumbre de 0.0005 g, que es la máxima desviación de una
medición particular con respecto a la masa verdadera. La precisión de una balanza mide la
magnitud en la cual pueden diferir entre ellas las mediciones individuales de una misma
cantidad de masa con respecto a la masa verdadera. Usted también puede pensar en la
precisión como la variación máxima que puede tener una medición particular con respecto
al promedio. La exactitud de un instrumento es la desviación del promedio de muchas
mediciones repetidas de la misma cantidad con respecto a su valor real.
Precisión
Exactitud
Precisión y Exactitud
En un mundo perfecto, todos los instrumentos científicos deberían ser precisos y
exactos. Sin embargo, en la mayoría de los casos una de las cualidades es más importante
que la otra. Por ejemplo, el promedio de muchas pesadas de un objeto puede estar muy
cerca del correcto si la balanza utilizada es exacta, aún si es imprecisa y las pesadas
sucesivas son diferentes. Una balanza precisa puede detectar pequeñas diferencias de masa
entre dos pesadas sucesivas, aun cuando la balanza sea inexacta.
El error experimental también puede causar problemas de precisión y exactitud. En
general, los errores sistemáticos resultarán inexactos mientras que los errores aleatorios
tienden a crear mediciones imprecisas. Piense acerca de estas conexiones la próxima vez
que usted pese en una balanza o mida su propio peso en una báscula.
20
Medición de la densidad de bebidas carbonatadas (Coca-Cola)
La mayoría de nosotros estamos familiarizados con la bebida gaseosa Coca-Cola.
La fórmula de esta bebida fue diseñada en la década de 1880 por el Dr. John Pemberton de
Atlanta, y permaneció en secreto por muchos años. No hace mucho, el secreto de la fórmula
(“7X”) fue revelado por un investigador que buscaba en los archivos de la compañía CocaCola.
Por supuesto, los principales ingredientes eran agua y azúcar, y de hecho la
densidad de la Coca se debe principalmente a sus azúcares. (Debido a esto la Coca de dieta,
es significativamente menos densa que la Coca regular. De hecho, las latas de Coca de dieta
flotan en un contenedor de agua mientras que la misma lata de Coca regular se hundirá).
La densidad se define como la masa por unidad de volumen en nuestro caso, en
g/mL y, por lo tanto, usted tendrá que medir tanto la masa como el volumen de una
muestra de Coca Cola. Para ello, usted empleará diferentes métodos. Así, podremos reunir
los datos de todos los estudiantes en este laboratorio para determinar lo mejor posible la
densidad de la Coca. Además, podrá evaluar diferentes técnicas experimentales en términos
de precisión y exactitud.
Uso de las Balanzas
Antes de pesar cualquier objeto, hay ciertas consideraciones que usted debe
considerar que:
1. Cualquier objeto a pesar debe estar a temperatura ambiente; las corrientes de
aire de los objetos calientes o fríos afectarán la medición. Por lo tanto, al
utilizar la balanza analítica, cierres las puertas antes de pesar.
2. Las sustancias químicas se deben pesar en una charola, en papel para pesar o
en un vaso. Nunca coloque las sustancias químicas directamente en la
balanza. No olvide pesar el contenedor vacío, de tal forma que pueda
determinar el peso de la sustancia química.
3. Limpie cualquier derrame cuidadosa e inmediatamente utilizando la brocha
que se encuentra disponible junto a ella.
Tanto la balanza granataria como la analítica, digitales, son similares en operación.
La balanza granataria es menos precisa (solo ±0.1 g), pero puede pesar objetos mayores y
es muy robusta. La balanza analítica es mucho más precisa (hasta ±0.0005 g), pero es más
delicada y solo puede pesar objetos relativamente pequeños. El manual de laboratorio
generalmente le indicará que balanza utilizar, pero quedará a su juicio la elección
apropiada.
Ambas balanzas tienen un botón grande “O/T” que se usa para prender y “tarar” la
balanza. La balanza se encuentra “tarada” cuando su lectura marca cero gramos. Usted
puede tarar la balanza con el plato vacío (esto se llama “poner en ceros la balanza”) o la
puede tarar con un objeto sobre el plato (tal como un matraz vacío que pretenda utilizar
para pesar una sustancia química). Este es el único botón que usted tendrá que utilizar
de la balanza.
21
4. MATERIAL, SUSTANCIAS Y EQUIPO
MATERIAL
REACTIVOS
EQUIPO
2 Vasos de precipitados de 50 mL 1 Lata de Coca-Cola 355 mL Balanza analítica
1 Vaso de precipitados de 25 mL
1 Matraz Erlenmeyer de 125 mL
1 Tubo de ensayo
1 Soporte Universal
1 Bureta 25 mL
1 Pinzas para Bureta
1 Pipeta volumétrica de 5 mL
1 Probeta graduada 50 mL
1 Perilla de succión
5. SEGURIDAD
Durante la realización de este método de prueba use:
a.
b.
c.
d.
Utilice siempre su bata de laboratorio limpia, bota cerrada y pantalón
reglamentarios
Evitar joyería y accesorios de cualquier otro material en las manos
Pelo recogido hacia atrás
Lentes de seguridad
Disposición de residuos:
a.
No se generan residuos tóxicos o peligrosos para el medio ambiente.
6. DESARROLLO
6.1 Tarado de la balanza
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.1.4
6.1.5
6.1.6
6.1.7
6.1.8
Vaya hacia la balanza analítica.
Con el plato de la balanza analítica limpio, cierre las puertas y presione
el botón “O/T” para poner en ceros la balanza.
Coloque un tubo de ensayo en el plato de la balanza y cierre las puertas.
Registre la masa del tubo de ensayo.
Remueva el tubo de ensayo, coloque un vaso de precipitados de 50 mL
en la balanza y cierre las puertas. Registre el peso del vaso.
Presione nuevamente el botón “O/T” mientras el vaso se encuentra en el
plato. Usted verá que la pantalla regresa a cero.
Remueva el vaso de la balanza y registre el peso del plato vacío después
de haber tarado el vaso. (¿Para qué se le podría haber pedido hacer esto?)
Ponga el tubo de ensayo en el vaso de precipitados y colóquelos en la
balanza. Lea el peso de la masa registrada.
Tare la balanza. Siempre es apropiado tarar la balanza con el palto vacío
22
6.1.9
antes de dejar de utilizarla.
Deje el tubo de ensayo a un lado de la balanza para que lo utilice el
próximo equipo.
6.2 Medición de la densidad de la Coca-Cola
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
6.2.6
6.2.7
6.2.8
Tome el vaso de precipitados de 50 mL del punto 6.1.4.
Coloque 25 mL de líquido dentro del vaso de precipitados utilizando
solamente las marcas que tiene el vaso para estimar el volumen.
Lleve el vaso con Coca-Cola a la balanza analítica; tare antes de iniciar
si es necesario.
Determine la masa del vaso con la Coca-Cola.
Sustraiga la masa del vaso del peso observado para determinar la masa
de la Coca-Cola.
Dado que usted sabe que el volumen de Coca-Cola es 25 ml, calcule la
densidad del líquido en g/mL.
¿Esperaría usted que este resultado fuera exacto?
¿Cuál sería la fuente más significativa de error en esta medición?
6.3 Uso de la Bureta
6.3.1
La bureta (mostrada en la imagen de la siguiente página) generalmente
se utiliza para dispensar cualquier volumen de solución de forma muy
precisa.
6.3.2 Asegúrese de que la llave esté en posición horizontal (bureta cerrada).
6.3.3 Agregue un poco de Coca y lave el interior de la bureta (Aclimatar).
6.3.4 Coloque un vaso de precipitados de 50 mL debajo de la bureta, gire la
llave suavemente para empezar la liberación de líquido y llenar la punta
de la bureta. Descarte el líquido en el vaso de precipitados de desechos.
6.3.5 Asegúrese de que no queden burbujas en la punta de la bureta.
6.3.6 No trate de alinear el menisco con el cero de la bureta; en su lugar,
registre el volumen indicado y sustráigalo del volumen final que obtenga
al terminar de dispensar el líquido. Note que los números incrementan de
arriba hacia abajo en la graduación de la bureta.
6.3.7 Para leer la bureta, mire la parte inferior del menisco del líquido y estime
el segundo decimal de la medición para obtener un volumen con dos
decimales. Algunas personas cierran un ojo para leer mejor el volumen.
6.4 Determinación de la densidad utilizando la bureta
6.4.1
6.4.2
6.4.3
Tome un matraz Erlenmeyer de 125 mL, enjuáguelo y séquelo
completamente.
Determine su masa (procedimiento 6.1).
Utilizando la bureta, transfiera 20 mL de Coca en el matraz y mida la
23
6.4.4
masa el vaso con Coca.
Calcule la densidad de la Coca en g/L.
6.5 Uso de la pipeta volumétrica
6.5.1
6.5.2
6.5.3
6.5.4
6.5.5
6.5.6
6.5.7
La pipeta volumétrica se utiliza cuando se requieren volúmenes exactos.
Tome un vaso de precipitados de 50 mL.
Determine su masa (procedimiento 6.1).
Posicione la perilla en el extremo superior de la pipeta.
Cuide sostener la pipeta de arriba y de abajo mientras coloca la perilla.
Aclimate la pipeta como hizo con la bureta en el procedimiento 6.3.3.
Succione el líquido hasta la posición de medición deseada. El menisco
debe quedar justo sobre la línea de medición.
6.5.8 Sostenga la pipeta sobre un vaso de precipitados y libere el líquido en su
interior.
6.5.9 Si la pipeta está marcada como “TD” (to deliver) significa que está
calibrada para dispensar el volumen exacto que se mida sin necesidad de
eliminar el líquido que queda en la punta. No sople el remanente de la
punta.
6.5.10 Si la pipeta está marcada como “TC” (to contain), significa que la pipeta
contendrá el volumen medido. En este caso es importante liberar todo el
líquido.
6.5.11 Mida 25 mL de Coca-Cola y determine su densidad.
6.6 Uso de la probeta graduada
6.6.1
6.6.2
6.6.3
La probeta graduada es la forma más simple para medir el volumen;
simplemente llene con la cantidad de líquido deseada y dispense.
Las probetas de plástico no están diseñadas para mostrar un menisco; en
este caso debe dispensarse todo el líquido contenido. No se preocupe por
sacar hasta la última gota de ella.
Repita la determinación de densidad utilizando ahora la probeta de 50
mL.
24
Posición correcta del ojo
para leer una bureta o
pipeta.
Colocación de la pipeta
Instalación de la bureta
25
7. RESULTADOS
Después de poner en ceros la balanza
Masa del tubo de ensayo vacío: ____________________
Masa del vaso de precipitados: ____________________
Después de tarar la balanza para el vaso
Masa del plato vacío: ____________________
Masa del vaso de precipitados más el tubo de ensayo: ____________________
Después de poner en ceros la balanza
Masa del vaso de precipitados más la Coca-Cola: ____________________
Densidad de la Coca-Cola: ____________________
Utilizando la bureta
Masa del matraz Erlenmeyer vacío: ____________________
Masa del matraz más la Coca-Cola: ____________________
Masa de 20.0 mL de Coca-Cola: ____________________
Densidad de la Coca-Cola: ____________________
Utilizando la pipeta volumétrica
Masa del vaso de precipitados vacío: ____________________
Masa del vaso de precipitados más la Coca-Cola: ____________________
Masa de 25.0 mL de Coca-Cola: ____________________
Densidad de la Coca-Cola: ____________________
Utilizando la probeta
Masa de la probeta vacía: ____________________
Masa de la probeta más la Coca-Cola: ____________________
Masa de 25.0 mL de Coca-Cola: ____________________
Densidad de la Coca-Cola: ____________________
26
8. PREGUNTAS Y/O INVESTIGACIÓN ADICIONAL
8.1. ¿Cuál es la sensibilidad de una balanza analítica y cuáles son sus características?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.2. ¿Cuáles son los cuidados que se deben tener durante el empleo de la balanza analítica?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.3. ¿Cuáles son los tipos de pesada?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.4. Describe el pesado directo.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.5. Describe el pesado por agregado.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.6. Describe el pesado por diferencia.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.7. ¿Por qué se debe enjuagar con agua destilada el material de laboratorio una vez que se
ha lavado?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.8. ¿Por qué se debe eliminar cualquier burbuja de aire presente en la bureta?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.9. ¿Por qué se debe aforar a la temperatura indicada en el material volumétrico?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
810. Ordena los siguientes materiales volumétricos de menor a mayor exactitud en las
mediciones realizadas con ellos: Bureta, probeta, vaso de precipitado, pipeta graduada,
matraz Erlenmeyer
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.11. ¿Qué significa TC o TD en el material volumétrico?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.12. ¿A qué se refiere la capacidad de un material volumétrico?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
27
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BÁSICA
PRÁCTICA 4. ESTEQUIOMETRÍA DE COMPUESTOS
1. OBJETIVO
El alumno aplicará los conceptos teóricos de estequiometría en una reacción de
pérdida de humedad de un compuesto hidratado, para calcular su fórmula molecular.
2. PRELABORATORIO
2.1. Defina que es la estequiometría.
_________________________________________________________________________
2.2. ¿Qué es composición porcentual en masa?
_________________________________________________________________________
2.3. ¿Qué es fórmula empírica?
_________________________________________________________________________
2.4. ¿Qué es fórmula molecular?
_________________________________________________________________________
2.5. Realiza la búsqueda de los datos de seguridad del sulfato de cobre.
Sulfato de cobre
Fórmula
química
Peso molecular
Color
Punto de fusión
Punto de
ebullición
Diamante
NFPA
Manejo de
desechos
Medidas de
primeros
auxilios en caso
de Inhalación.
Medidas de
primeros
auxilios en caso
de contacto con
la piel.
Medidas de
primeros
auxilios en caso
de contacto con
los ojos.
Medidas de
primeros
auxilios en caso
de ingestión.
28
2.6. Realizar un diagrama de flujo del proceso experimental.
3. INTRODUCCIÓN
Toda la materia está compuesta por elementos, representados por símbolos, que al
unirse forman moléculas, que son representadas por fórmulas químicas. Los átomos de un
mismo elemento tienen el mismo número de protones y electrones, pero pueden tener
diferente número de neutrones (isótopos), lo que provoca que los átomos de un mismo
elemento tengan masas diferentes. La masa atómica de un elemento es la masa promedio
ponderada de todos los isótopos de dicho elemento que ocurren naturalmente. En química,
como los átomos, iones o moléculas son demasiado pequeñas para manejarlas
individualmente se usa el mol. Un mol de un elemento, ión o un compuesto contiene el
número de Avogadro (6.022 E23) de átomos, iones, moléculas o unidades fórmula. La masa
de un mol se conoce como masa molar. El mol y la masa molar es la base de los cálculos
estequiométricos, por ejemplo, el cálculo de la composición porcentual, determinación de la
fórmula empírica y molecular.
4. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO A UTILIZAR
MATERIAL
REACTIVOS
EQUIPO
1 Crisol
Sulfato de cobre II
Balanza analítica
1 Pinzas para crisol
1 Mechero Fisher
1 Tripie
1 Tela de alambre con asbesto
1 Espátula
1 Guantes para calor
1 Piseta
1 Vaso de precipitado de 100 mL
Desecador con sílica gel con
indicador de humedad
29
5. SEGURIDAD Y MANEJO DE RESIDUOS
5.1. Manejar con guantes o pinzas el crisol para no alterar su peso.
5.2. Usar lentes de seguridad al revisar si la muestra ya perdió toda el agua y cambió de
color.
5.3. Los residuos de sulfato de cobre deshidratado colocarlos en el frasco colector.
6. DESARROLLO EXPERIMENTAL
Revisión del prelaboratorio
El profesor verificará que los alumnos posean los conocimientos teóricos necesarios
para la realización de la práctica y explicará los cuidados que deben tenerse en el manejo del
material y de las sustancias químicas que se emplearán.
Desarrollo del experimento
6.1. Pesar un crisol limpio y seco, registrar el peso, manejarlo con pizas para no modificar su
masa.
6.2. Añadir de 1 a 2 gramos de sulfato de cobre II hidratado, registrar el peso.
6.3. Poner a calentar el crisol en la plancha de calentamiento.
Figura 1 Calentamiento con crisol
6.4. Calentar hasta que el reactivo cambie de color azul a color blanco grisáceo (usar lentes
de seguridad).
6.5. Una vez que cambió de color apagar y colocar el crisol en un desecador.
6.6. Esperar a que se enfríe (aproximadamente 20 minutos).
6.7. Una vez transcurrido el tiempo, pesar en la balanza y registrar el peso.
7. DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS
Masa de crisol =
Masa de crisol + muestra =
Masa de muestra húmeda =
Masa de crisol + muestra seca=
Masa de muestra seca=
30
7.1. Masa de agua = masa muestra húmeda – masa de muestra seca =___________________
7.2. % humedad = (masa de agua / masa de muestra húmeda) x 100 = __________________
7.3. % materia seca = (masa de muestra seca / masa muestra húmeda) x 100 = ____________
7.4. Moles de agua = masa de agua / masa molar de agua =___________________________
7.5. Moles de CuSO4 anhidro = masa de muestra seca / masa molar de CuSO4 = ___________
7.6. Número de moléculas de CuSO4 anhidro = ____________________________________
7.7. Número de átomos de oxígeno = ____________________________________________
7.8. Fórmula empírica = ______________________________________________________
Moles de CuSO4 /menor número de moles = ______________________________________
Moles de agua / menor número de moles = ________________________________________
7.9. Composición porcentual del CuSO4·X H2O:
% Cu =
%S=
%O =
%H=
8. PREGUNTAS Y/O INVESTIGACIÓN ADICIONAL
8.1. La reacción de deshidratación del sulfato de cobre ¿Es exotérmica o endotérmica?
¿Por qué?
_________________________________________________________________________
8.2. ¿Qué es un desecante?
_________________________________________________________________________
8.3. Menciona 3 sustancias que sean utilizadas como desecantes.
_________________________________________________________________________
8.4. ¿Cuál es la sustancia utilizada en la sílica gel como indicador de humedad?
_________________________________________________________________________
8.5. Investiga:
Las Leyes Ponderales:
a) Ley de conservación de la materia (Lavoisier 1789)
b) Ley de las proporciones definidas (Proust 1801)
c) Ley de las proporciones múltiples (Dalton 1803)
d) Ley de los volúmenes de combinación (Gay-Lussac 1809)
e) Hipótesis de Avogadro (1811)
8.6 Investiga algún método experimental por el cual se halla determinado el número de
Avogadro.
31
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BASICA
PRÁCTICA 5. DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE
HIDROGENO (pH)
1. OBJETIVO
El alumno aprenderá a preparar soluciones, elaborar diluciones y determinar su
potencial de hidrógeno.
2. PRELABORATORIO
2.1. ¿Cómo se define el potencial de hidrógeno?
_________________________________________________________________________
2.2. ¿Cómo se define el potencial de iones oxidrilo?
_________________________________________________________________________
2.3. ¿Qué es una solución ácida?
_________________________________________________________________________
2.4. ¿Qué es una solución neutra?
_________________________________________________________________________
2.5. ¿Qué es una solución alcalina?
_________________________________________________________________________
2.8. Realiza la búsqueda de los datos de seguridad del ácido clorhídrico y del buffer.
Ácido clorhídrico
Buffer pH 7
Fórmula química
Peso molecular
Color
Punto de fusión
Punto de ebullición
Diamante NFPA
Manejo de desechos
32
Medidas de
primeros auxilios en
caso de Inhalación.
Medidas de
primeros auxilios en
caso de contacto
con la piel.
Medidas de
primeros auxilios en
caso de contacto
con los ojos.
Medidas de
primeros auxilios en
caso de ingestión.
2.9. Realizar un diagrama de flujo del proceso experimental.
33
3. INTRODUCCIÓN
El potencial de hidrogeno (pH) es una medida de la concentración de iones H+. Se
define como logaritmo negativo de la concentración de iones hidrogeno expresada en
moles/litro. Cuando están en solución, algunas sustancias tienen la capacidad de formar
iones; a estas se le llama electrolitos. Dependiendo del grado de ionización pueden ser fuertes
o débiles. En el caso del agua, por si misma es capaz de formar iones, aunque lo hace de
manera muy débil, pudiéndose representar de la siguiente forma:
H2O → H+ + OH(1)
La ley de equilibrio químico establece que el producto de las concentraciones de los
productos de una reacción química, dividido por el producto de las concentraciones de los
reactivos, es igual a una constante. Lo anterior puede representarse como sigue:
[𝐻𝐻][𝑂𝑂𝑂𝑂]
(2)
[𝐻𝐻2 𝑂𝑂]
Como se indicó anteriormente, la capacidad de ionización del agua es
extremadamente limitada, de tal forma que el término correspondiente a (H2O) puede
considerarse que permanece constante. Arreglando la expresión de acuerdo a esto:
𝐾𝐾 =
[H+][OH-] = K [H2O] = Kw = 1X10-14
(3)
Kw se conoce como constante de ionización del agua. De la expresión anterior se
desprende que, para el agua pura a 25oC:
[H+] = [OH-] = 1X10-7 moles / litro
(4)
Dependiendo de la concentración de iones hidrogeno, las soluciones y sustancias en
general tendrán un comportamiento específico. Pero manejar cifras con exponentes de 10
puede ser complicado y prestarse a confusión, por lo que se maneja el valor logarítmico de
su concentración y esto se conoce como Potencial de Hidrogeno (pH)
pH = - log [H+]
(5)
34
4. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO A UTILIZAR
MATERIAL
REACTIVOS
1 Matraz aforado de 50 mL
Ácido clorhídrico
1 Pipeta volumétricas de 25 mL
concentrado (HCl)
1 Vasos de precipitado de 50 y 100 mL Buffer pH 7
1 Perilla de succión
1 Gotero
1 Piseta
EQUIPO
Potenciómetro
5. SEGURIDAD Y MANEJO DE RESIDUOS
1. Usar lentes de seguridad durante toda la práctica.
2. Manejar con cuidado el potenciómetro.
3. Manejar con sumo cuidado el ácido clorhídrico (HCl).
6. DESARROLLO EXPERIMENTAL
Revisión del prelaboratorio.
El profesor verificará que los alumnos posean los conocimientos teóricos necesarios
para la realización de la práctica y explicará los cuidados que deben tenerse al manejar ácido
sulfúrico.
PROCEDIMIENTO.
6.1. Preparación de solución acuosa de ácido clorhídrico.
a)
Colocar una ¼ parte de agua en el matraz de aforo de 50 ml, agregar 2 gotas (0.1 ml)
de ácido clorhídrico concentrado (HCl).
b) Por medio de la Piseta, llenar el matraz de aforo con agua destilada hasta el volumen
necesario. Tape el matraz y agítelo hasta mezclar completamente.
c) Colocar la solución en un vaso de precipitado y rotularla como número I.
6. 2. Preparación de soluciones diluidas.
d) De la solución anterior (número I), tomar 25 ml con la pipeta volumétrica y colocarla
nuevamente en el matraz aforado de 50 mL limpio. Aforar hasta la marca de aforo.
Tape el matraz y agítelo hasta mezclar completamente.
e) Colocar la nueva solución en un vaso de precipitado y rotularla con el número II.
f) De la solución (rotulada con II), tome 25 mL con la pipeta volumétrica limpia y
colóquelos en el matraz de aforo de 50 mL.
h) Agregar agua destilada hasta la marca de aforo. Tape el matraz y agítelo hasta mezclar
completamente.
i) Vaciar la solución en un vaso de precipitado y marcarlo con el número III.
35
j) Proceder a leer el pH en orden creciente de la concentración.
6.3. Medición del potencial de hidrogeno (pH).
Calibración del equipo (potenciómetro) con buffer 7
a) Encienda el potenciómetro y deje que se estabilice por espacio de 10 minutos en
la posición de standby.
b) Enjuague el electrodo del potenciómetro con suficiente agua destilada y con
mucho cuidado seque el electrodo.
c) Sumerja el electrodo en un vaso de pp de 50ml con 5ml de solución buffer 7,
proceda a la calibración según instrucciones por el profesor con respecto al equipo
a utilizar.
d) Una vez calibrado el equipo enjuague nuevamente el electrodo con agua destilada
y seque.
e) Sumerja el electrodo en la muestra y mida el valor del pH. Las muestras que serán
analizadas deben tener una temperatura próxima a 25 °C (temperatura ambiente).
f) Una vez obtenida la lectura, regístrela.
g) Saque el electrodo de la muestra, enjuáguelo con abundante agua destilada y con
mucho cuidado secar.
h) Repetir los pasos de e) a g) para cada solución preparada.
i) Coloque el electrodo en la solución amortiguadora.
7. DATOS Y RESULTADOS
7.1. Con los datos obtenidos, conteste la siguiente tabla de resultados.
Concentración
Solución HCl
pH
[H+]
I
II
III
36
8. CUESTIONARIO
8.1. Según el volumen de HCl medido, indique la concentración de las soluciones en
porcentajes en volumen (%V). Investigue la fórmula de %V.
8.2. Con los datos de la Tabla 7.1, construya una gráfica de pH vs concentración [H+]
en moles/litro y elabore una interpretación.
37
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA BASICA
PRÁCTICA 6. CINÉTICA QUÍMICA
1. OBJETIVO
Estudiar de forma cualitativa, la influencia de la temperatura, las concentraciones de
los reactivos y la presencia de un catalizador sobre la velocidad de una reacción redox, la del
ion permanganato más el ion oxalato en medio ácido (sin ajustar):
La reacción global es:
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2C2O4 → 2MnO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O
2. PRELABORATORIO
2.1. ¿Qué estudia la cinética química?
_________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.2. ¿Qué es la Ley de la velocidad de reacción?
_________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.3. ¿Qué indica el orden de reacción?
_________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.4. ¿Qué es una reacción de óxido reducción (redox)?
_________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.6. ¿Cómo afecta la temperatura sobre la velocidad de reacción?
_________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.7. ¿Qué es un catalizador?
_________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.8. Realiza la búsqueda de los datos de seguridad de los siguientes reactivos: permanganato
de potasio, ácido sulfúrico y ácido oxálico.
Permanganato de
Ácido sulfúrico
Ácido oxálico
potasio
Fórmula química
Peso molecular
Color
Punto de fusión
38
Punto de ebullición
Diamante NFPA
Manejo de
desechos
Medidas de
primeros auxilios
en caso de
Inhalación.
Medidas de
primeros auxilios
en caso de contacto
con la piel.
Medidas de
primeros auxilios
en caso de contacto
con los ojos.
Medidas de
primeros auxilios
en caso de
ingestión.
2.9. Realizar un diagrama de flujo del proceso experimental.
3. INTRODUCCIÓN
La Cinética Química estudia dos aspectos de una reacción química:
1) La velocidad de la reacción que mide la variación de la concentración de
reactivos y productos con el tiempo, y
2) El mecanismo de la reacción para pasar de reactivos a productos.
En esta práctica se tratará el primer aspecto referido a la velocidad. La velocidad de
una reacción se expresa en términos de la concentración de uno de los reactivos o productos
que intervienen en la reacción. La velocidad se define como la disminución de la
concentración de un reactivo con el tiempo o el aumento de la concentración de un producto
39
con el tiempo y siempre se define como una magnitud positiva y con unidades de
concentración dividido por tiempo (M/s).
Las reacciones químicas pueden tener lugar de forma más o menos rápida, es decir,
la variación del número de moles de sustancias reaccionantes que se transforman por unidad
de tiempo puede ser mayor o menor. La velocidad de reacción de una reacción química
depende, principalmente, de:
a) La naturaleza de las sustancias que reaccionan
b) La concentración de dichas sustancias
c) La temperatura
d) La acción de catalizadores
En general puede decirse que la velocidad de una reacción aumenta al elevar la
temperatura (como valor medio podemos decir que un aumento de 10ºC en la temperatura
duplica la velocidad de la reacción), debido a que un aumento de temperatura incrementa la
energía media y la velocidad de las moléculas reaccionantes, aumentando el número de
choques entre ellas y el número de moléculas que alcanza o supera la energía de activación,
necesario para que el choque entre ellas sea eficaz.
Análogamente un aumento en la concentración de las especies reaccionantes
aumentará el número de choques entre ellas por unidad de tiempo y por tanto, aumentará la
velocidad de la reacción.
Los catalizadores, al disminuir la energía de activación, hacen que un mayor número
de moléculas sean capaces de superar dicha energía y por tanto, reaccionar.
La ley de velocidad de la reacción se define como la expresión de la velocidad de
reacción en función de la concentración de cada una de las sustancias que influyen en ella
(reactivos y productos). Esta ley se debe determinar experimentalmente y no tiene por qué
coincidir con la relación de la ecuación estequiométrica de la reacción.
4. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO A UTILIZAR
MATERIAL
1 Pipeta graduada de 10 mL
1 Vasos de precipitado de 500 mL
10 Tubos de ensaye grandes con
tapón de rosca
1 Pinzas para tubo de ensaye
1 Gradilla
1 Termómetro
1 Perilla de succión
1 Plancha de calentamiento
REACTIVOS
Disoluciones:
1. Permanganato de potasio
(KMnO4) 0.0005 M.
2. Ácido sulfúrico (H2SO4) 0.25 y
1.0 M.
3. Ácido oxálico (H2C2O4) 0.0015 M
4. Sulfato de manganeso 0.01M
EQUIPO
1. Vortex
40
1 Guantes para calor
1 Piseta
1 cronómetro
5. SEGURIDAD Y MANEJO DE RESIDUOS
5.1. Usar lentes de seguridad durante toda la práctica.
5.2. Manejar con cuidado la plancha de calentamiento
5.3. Manejar con cuidado la solución de ácido sulfúrico.
6. DESARROLLO EXPERIMENTAL
Revisión del prelaboratorio.
El profesor verificará que los alumnos posean los conocimientos teóricos necesarios
para la realización de la práctica y explicará los cuidados que deben tenerse al manejar ácido
sulfúrico.
PROCEDIMIENTO.
6.1.‐ Estudio del efecto de la temperatura sobre la velocidad de la reacción (Ensayos 1
a 4).
Ensayo 1 (55⁰C).
En un tubo de ensayo (tubo 1) se ponen 2 mL de disolución de permanganato potásico
(Nota de seguridad: nocivo por ingestión) (figura 1) y 3 mL de disolución de ácido sulfúrico
0,25M (Nota de seguridad: irrita los ojos y la piel, utilizar guantes).
En otro tubo de ensayo (tubo 2) se ponen 5 mL de disolución de ácido oxálico (Nota
de seguridad: no es dañino) (figura 2).
Se introducen los dos tubos en un baño de agua a 55ºC y se espera unos cinco minutos
hasta que las disoluciones a reaccionar alcancen la temperatura del baño (figura 3).
Se vierte el contenido del tubo de ácido oxálico sobre el tubo que contiene el
permanganato y a la vez se pone en marcha el cronómetro; se agita la mezcla con el agitador
(vortex o varilla de vidrio) (no se debe coger el tubo con toda la mano).
Se mide el tiempo transcurrido desde que se realiza la mezcla hasta que desaparece el
color rosa del permanganato.
Se repite el ensayo y se verifica que no existe una gran diferencia entre las dos
medidas de tiempo obtenidas; si la hay, se debe realizar un tercer ensayo y después, descartar
el ensayo más desviado de los tres.
Ensayo 2 (45ºC),
Ensayo 3 (35ºC) y
Ensayo 4 (25ºC).
Todos los ensayos se deben realizar los por DUPLICADO.
41
2.0 mL de KMnO4 0.0005 M
5 mL H2C2O4 0.0015 M
+
3 mL H2SO4 0.25 M
(Figura 3)
(Figura 2)
(Figura 1)
Nota: En todos los ensayos siguientes (ensayos 5 a 8) debe seguirse el mismo
procedimiento anterior. Se medirá el tiempo que tarda en desaparecer el permanganato desde
que se produce la mezcla del contenido de ambos tubos a 45 ºC.
6.2.‐ Efecto de la concentración de reactivos (Ensayos 5 a 7)
Ensayo 5.
Tubo 1: 1 mL de disolución de permanganato, 1 mL de agua destilada y 3 mL de disolución
de ácido sulfúrico 0,25M.
Tubo 2: 5 mL de disolución de ácido oxálico.
Ensayo 6.
Tubo 1: 2 mL de permanganato y 3 mL de ácido sulfúrico 1 M.
Tubo 2: 5 mL de ácido oxálico.
Ensayo 7.
Tubo 1: 2 mL de permanganato y 3 mL de ácido sulfúrico 0.25 M.
Tubo 2: 3 mL de ácido oxálico y 2 mL de agua.
6.3.‐ Efecto de la adición de un catalizador (Ensayo 8).
Ensayo 8.
Tubo 1: 2 mL de permanganato, 3 mL de ácido sulfúrico 0,25 M y una gota de MnSO4
0,01M.
Tubo 2: 5 mL de disolución de ácido oxálico.
Eliminación de todos los residuos: Los residuos de todos los tubos de la práctica se
eliminarán como disoluciones de manganeso y sus compuestos en el recipiente
correspondiente.
7. DATOS Y RESULTADOS
Temperatura
Tiempo
55°C
450C
350C
250C
Observaciones
42
8. CUESTIONARIO E INVESTIGACIONES ADICIONALES
8.1. ¿Cuál es la sustancia que causa la decoloración de la solución?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.2. ¿Cómo influye la temperatura en la velocidad de reacción?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
8.3. Consultar en el libro de texto Química. 10ª ed. McGraw-Hill, Raymond Chag and
William College (2010), la lectura “Determinación de la edad del Sudario de Turín”,
pp 580-581,
43
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA GENERAL
PRÁCTICA 7. EQUILIBRIO QUÍMICO
1. OBJETIVO
Que el alumno formule los datos y titule 100 mL de solución de hidróxido de sodio
(NaOH) para encontrar el valor de la concentración experimentalmente.
2. PRELABORATORIO
2.1. ¿Qué significa que un material sea higroscópico?
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
2.2. Explique en que consiste en que los ácidos y bases sean fuertes y débiles
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
2.3. Escriba tres ejemplos de ácidos fuertes y tres de ácidos débiles.
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
2.4. Escriba tres ejemplos de bases fuertes y tres de bases débiles.
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
2.5. Realiza la búsqueda de los datos de seguridad del hidróxido de sodio, del ácido
clorhídrico y de la fenolftaleína.
Hidróxido de sodio
Ácido clorhídrico
Fenolftaleína
Fórmula química
Peso molecular
Color
Punto de fusión
Punto de ebullición
44
Diamante NFPA
Manejo de desechos
Medidas de
primeros auxilios en
caso de Inhalación.
Medidas de
primeros auxilios en
caso de contacto con
la piel.
Medidas de
primeros auxilios en
caso de contacto con
los ojos.
Medidas de
primeros auxilios en
caso de ingestión.
2.6. Realizar un diagrama de flujo del proceso experimental.
3. INTRODUCCIÓN
En una reacción química, cuando las concentraciones de reactivos y de productos
permanecen constantes en el tiempo sin que se produzcan cambios visibles en el sistema, se
dice que ha alcanzado el equilibrio químico. Sin embargo, a nivel molecular existe una gran
cantidad de actividad debido a que las moléculas de reactivos siguen formando moléculas de
productos. Por su parte, las moléculas formadas de producto reaccionan para formar
moléculas de reactivos. El equilibrio químico se alcanza cuando las velocidades de las
reacciones directa (de reactivos a productos) e inversa (de productos a reactivos) se igualan
y las concentraciones netas de reactivos y productos permanecen constantes. Para que se
establezca un equilibrio, es necesario que ni los reactivos ni los productos escapen del
sistema.
Raymond Chang, Química, Séptima edición,ed. McGraw-Hill, México, 2002.
45
4. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO A UTILIZAR
MATERIAL
REACTIVOS
1 Matraz volumétrico de 50 ml
100 mL de solución de hidróxido
3 Matraz Erlenmeyer de 250 ml
de sodio (NaOH) concentración
1 Pipeta volumétrica de 10 ml
desconocida
1 Perilla de succión
Fenolftaleína
1 Piseta
Disolución de ácido clorhídrico
1 Soporte Universal
(HCl) 0.15 M
1 Pinzas para bureta
1 Bureta de 25 mL
EQUIPO
5. SEGURIDAD Y MANEJO DE RESIDUOS
5.1. Usar lentes de seguridad durante toda la práctica.
6. DESARROLLO EXPERIMENTAL
Titulación de la solución de NaOH.
Procedimiento
6.1. Enumere los tres matraces Erlenmeyer de 250 ml.
6.2. Con la pipeta volumétrica tome tres porciones de 10 mL de la solución preparada de
NaOH, deposite cada una en un matraz.
6.3. Agregue una gota de fenolftaleína de metilo a cada matraz y agite.
6.4. Cargue la bureta con HCl titulado (solución patrón secundaria) y deje gotear sobre
cada uno de los matraces hasta que vire de incoloro a color rosa claro, anotar en cada
caso los mililitros de ácido consumidos
6.5. Calcule la molaridad con la fórmula que se indica, obtenga el promedio y anote el
resultado en una etiqueta que se pega al frasco, guardarlo.
46
7. DATOS Y RESULTADOS
7.1. Datos: Molaridad del ácido clorhídrico (HCl) empleado: ______________
7.2 Tabla de datos de NaOH
No. de matraz
Volumen de
muestra de NaOH
(mL)
ml consumidos
de HCl
1
2
3
Molaridad de NaOH
𝐦𝐦𝐦𝐦 𝐝𝐝𝐝𝐝 𝐇𝐇𝐇𝐇𝐇𝐇 × 𝐌𝐌𝐌𝐌𝐌𝐌 𝐇𝐇𝐇𝐇𝐇𝐇
𝐌𝐌 =
𝐕𝐕 𝐦𝐦𝐦𝐦 𝐝𝐝𝐝𝐝 𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍
M promedio de NaOH =
________________________
7.3 Completa y balancea la reacción base:
NaOH + HCl →
8. CUESTIONARIO
8.1. ¿Cuál es la definición de ácido y de base según Arrhenius?
_________________________________________________________________________
8.2. ¿Cuál es la definición de ácido y de base según Bronsted?
_________________________________________________________________________
8.3. ¿Cuál es la definición de ácido fuerte y de base fuerte?
_________________________________________________________________________
8.4. ¿Cuál es la definición de ácido débil y base débil?
_________________________________________________________________________
8.5. Enliste las propiedades de los ácidos
_________________________________________________________________________
8.6. Enliste las propiedades de las bases
_________________________________________________________________________
8.7. ¿Qué es una reacción de neutralización?
_________________________________________________________________________
8.8. ¿Qué es un indicador ácido-base?
_________________________________________________________________________
47
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
QUÍMICA GENERAL
PRÁCTICA 8. ELECTROQUÍMICA: REACCIONES REDOX
1. OBJETIVO
Que el alumno comprenda el proceso de óxido-reducción para su aplicación a celdas
galvánicas y electroquímicas.
2. PRELABORATORIO
2.1. Define cada uno de los siguientes conceptos:
a. Electrodo __________________________________________________________
b. Cátodo ____________________________________________________________
c. Ánodo ____________________________________________________________
d. Oxidación _________________________________________________________
e. Celda voltaica ______________________________________________________
f. Electrólisis ________________________________________________________
2.2. ¿Qué es la galvanoplastia?
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2.3. Realiza la búsqueda de los datos de seguridad del ácido acético, del sulfato de cobre y
del ácido sulfúrico.
Ácido acético
Sulfato de cobre
Ácido sulfúrico
Fórmula química
Peso molecular
Color
Punto de fusión
Punto de ebullición
Diamante NFPA
Manejo de
desechos
Medidas de
primeros auxilios
en caso de
Inhalación.
48
Medidas de
primeros auxilios
en caso de contacto
con la piel.
Medidas de
primeros auxilios
en caso de contacto
con los ojos.
Medidas de
primeros auxilios
en caso de
ingestión.
2.4. Realizar un diagrama de flujo del proceso experimental.
3. INTRODUCCIÓN
La electroquímica es el estudio de las relaciones que ocurren entre las reacciones
químicas y el flujo de la electricidad. Las reacciones electroquímicas redox son reacciones
espontáneas, capaces de generar electricidad; en contraste, en las reacciones de electrolisis
la energía eléctrica se aprovecha para provocar una reacción química no espontanea. Las
reacciones redox, en las que se transfieren electrones de una sustancia a otra, pueden ser
utilizadas para construir celdas electroquímicas (galvánicas o voltaicas), que son dispositivos
experimentales para generar electricidad mediante una reacción redox.
La galvanoplastia o electroplateado es el proceso basado en el traslado de iones
metálicos desde un ánodo a un cátodo en un medio líquido compuesto fundamentalmente por
sales metálicas y ligeramente acidulado. Los metales que generalmente se utilizan son: plata,
níquel, cobre y zinc. La deposición de los iones metálicos sobre la superficie preparada para
recibirlos se efectúa siguiendo fielmente los detalles que componen dicha superficie,
cohesionándose las moléculas al perder su carga positiva y adhiriéndose fuertemente entre
ellas, formando así una superficie metálica, con características correspondiente al metal que
la compone.
La galvanoplastia presenta diversas ventajas, tales como las siguientes:
• Aumenta o da resistencia y durabilidad a los materiales sometidos a este proceso.
• Es un proceso de bajo costo.
• Ofrece al material recubierto resistencia a la corrosión y a la oxidación.
Por otra parte, un proceso electrolítico es aquel en el que, a través de una corriente
eléctrica, se descompone una sustancia sólida en disolución en un fluido, para su posterior
49
uso. La galvanoplastia aprovecha este proceso electrolítico para recubrir cuerpos sólidos con
una capa metálica, para su protección ante la corrosión y el desgaste.
La Figura 1 muestra los componentes de una celda galvánica. Se muestra el electrodo de
cobre que corresponde al ánodo y el de un metal que corresponde al cátodo, y una disolución
de sulfato de CuSO4.
Las semirreaciones que ocurren en la celda son las siguientes:
Ánodo
Cátodo
Cu → Cu+2 + 2eCu+2 + 2e- → Cu
(1)
(2)
Por definición, en una celda el ánodo es el electrodo en donde se lleva a cabo la
oxidación, y el cátodo es el electrodo en donde se realiza la reducción. La corriente eléctrica
fluirá del ánodo al cátodo, ya que hay una diferencia de potencial entre ambos electrodos. En
forma experimental, esta diferencia se mide con un voltímetro. Otros términos utilizados para
hacer referencia al voltaje de la celda son: fuerza electromotriz (fem) y potencial de celda
(E).
El potencial de la celda depende de:
• La naturaleza de los electrodos y iones presentes.
• Las concentraciones de la disolución.
• La temperatura.
Figura 1. Celda galvánica
50
Para el diagrama de la celda de Daniell:
Cu(s) | Cu2+ (M) | Me(s)
(4)
La línea vertical sencilla representa la interfase entre el electrodo y la solución. El
ánodo se escribe a la izquierda y el cátodo a la derecha.
Aplicaciones de la electrolisis y la galvanoplastia.
En la vida cotidiana son muchas las ocasiones en que estamos en contacto, directa o
indirectamente, con productos de las reacciones de electrólisis. Por ejemplo, el alumninio se
obtiene a partir de la alúmina (Al2O3) y de un mineral conocido como criolita (Na3AlF6), por
medio del llamado proceso Hall-Héroult. Mientras que, la galvanoplastia cuenta con diversas
aplicaciones como recubrimiento de placas utilizadas en impresión de periódicos y revistas,
recubrimiento de metales para diferentes sectores como es en la industria automotriz,
plomería, joyería, electrodomésticos, ferretera, plásticos, entre otras.
Fuentes: galvanoplatia.com, ecured.cu
4. MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO A UTILIZAR
MATERIAL
REACTIVOS
EQUIPO
1 Electrodo (tira) de cobre
Cloruro de sodio (NaCl)
Balanza analítica
1 Llave de bronce
Vinagre comercial
Pila rectangular de
2 Cables tipo caimán
Solución electrolítica 0.5 M
9V
1 Lija de #400
de CuSO4 con ácido sulfúrico
1 Espátula
(2ml de H2SO4)
1 Vaso de precipitado de 250 ml
1 Gotero
1 Piseta
1 Cinta adhesiva
5. SEGURIDAD Y MANEJO DE RESIDUOS
5.1. Usar lentes de seguridad durante toda la práctica.
5.2. Manejar con cuidado la fuente de poder y el multímetro.
5.3. Desechar en un recipiente adecuado la solución electrolítica.
6. DESARROLLO EXPERIMENTAL
PROCEDIMIENTO.
6.1. Usa una lija metálica para limpiar la llave de bronce y una tira de cobre, elementos que
servirán como electrodos de la celda electrolítica.
6.2. Mezcla 3 g de NaCl con 15 ml de vinagre en un vaso de 250 ml. Sumerge durante 5
minutos la llave y la tira de cobre en esta solución de sal/vinagre. Enjuaga la llave y la
tira de cobre con agua destilada; seca cada pieza metálica con papel.
6.3. Pesa en la balanza analítica la llave y la tira de cobre y anota ambos pesos en la tabla 1
de la hoja de resultados.
51
6.4. Llena tres cuartas parte de un vaso de 100 mL con la solución electrolítica.
6.5. Conectar uno de los extremos de cada cable tipo caimán a uno de los terminales de la
pila de 9V.
6.6. Conectar los otros dos extremos de los cables tipo caimán a la llave y al tira de cobre
respectivamente, y asegurarlos al vaso de precipitado con la ayuda de la cinta adhesiva.
6.7. Introduce la llave y la tira de cobre en el vaso que contiene la solución electrolítica.
Asegúrate que la llave este completamente sumergida en la solución, y mantenlos lo más
lejos posible uno de otro.
6.8. Vigila el proceso de electrólisis y observa a lenta deposición del cobre sobre la superficie
de la llave durante aproximadamente 10 minutos.
6.9. Cuando el depositado termine desconectar los terminales de la pila; en seguida saca con
cuidado la tira de cobre y la llave de la solución electrolítica. Enjuaga ambos objetos
metálicos con agua destilada, y luego sécalos con suavidad para que no remuevas el
cobre depositado.
6.10. Pesa la tira de cobre y la llave secas; registra también esta información.
6.11. Desecha la solución electrolítica en el recipiente adecuado.
52
7. DATOS Y RESULTADOS
Tabla 1. Electrodepositado.
Masa inicial del electrodo de cobre (g)
Masa final del electrodo de cobre (g)
Masa inicial de la llave (g)
Masa final de la llave (g)
Voltaje promedio (V)
8. CUESTIONARIO
8.1. ¿Qué ocurre en la disolución?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
8.2. ¿Qué elemento se está oxidando y cual se está reduciendo?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
8.3. ¿Cuáles serían los iones disociados en la disolución?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
8.4. Calcula la masa y el número teórico de moles de cobre que deben haberse
depositado sobre la llave.
53