conocimiento del material y equipo de laboratorio · la utilidad del material de vidrio en un ......
Post on 11-Aug-2018
214 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Manual de Laboratorio de Química 1
Conocimiento del Material y
Equipo de Laboratorio
PRÁCTICA No. 1
1. OBJETIVOS
a) El alumno identificará el material y equipo de uso común en un laboratorio de
química inorgánica general y conocerá las medidas de seguridad general,
servicios, almacenamiento de reactivos, e higiene.
b) El alumno conocerá, respetara y acatará las medidas de seguridad e higiene a
considerar (laboratorio y personal) durante todo trabajo de laboratorio (a lo largo
del semestre).
2. MATERIAL Y EQUIPO
Material de vidrio y misceláneos
Reactivos
Equipo; Extintores, balanza analítica, mechero de bunsen, multímetros, etc.
3. PROCEDIMIENTO
El profesor dará una explicación de las instalaciones del laboratorio y el reglamento a
seguir en el interior del mismo.
a) Medidas de seguridad e higiene
b) Clasificación del material y equipo
c) Manejo de equipo
A. Material de laboratorio
La realización de prácticas de laboratorio requiere la utilización de diversos, materiales.
Estos materiales se clasifican en cuatro grandes grupos:
Material de vidrio
Equipo
Reactivos
Misceláneos
Manual de Laboratorio de Química 2
MATERIAL DE VIDRIO.
La utilidad del material de vidrio en un laboratorio incluye: Medición de volúmenes
líquidos como con probetas, pipetas. Dosificación de líquidos, que puede ser: cualitativa
(por ejemplo, con pizetas) o cuantitativa (por ejemplo, con buretas).
Y su funcionalidad es:
Como contenedores en los cuales se efectúen reacciones (por ejemplo, matraces
Erlenmeyer, vasos de precipitados).
En preparación de soluciones cuya concentración se requiere conocer con
exactitud (por ejemplo matraces volumétricos, pipetas volumétricas).
Material que facilita operaciones de laboratorio, (como agitación con varillas de
vidrio, calentamiento de capsulas de porcelana o crisoles)
El material de vidrio que es utilizado para la medición de volúmenes puede ser
volumétrico (calibrado para medir un solo volumen) o serológico (calibrador para medir
varios volúmenes). Aunque ambos materiales se encuentran calibrados, el material
volumétrico tiene un menor porcentaje de error. El material serológico tiene varias
marcas que indican diferentes subdivisiones, las cuales corresponden a los volúmenes
de líquido que pueden ser medidos.
B. EQUIPO.
Consiste en aparatos eléctricos (digitales o de aguja) y no eléctricos que facilitan la
medición de diferentes propiedades físico-químicas de una sustancia. Ejemplo de equipo
de laboratorio son: balanza analítica, balanza granataria, espectrofotómetro y
densitómetro. Así mismo, el equipo de laboratorio permite facilitar o acelerar etapas
requeridas para que se efectúe una reacción. Ejemplo de estos equipos son la mufla,
incubadora, parrilla de agitación/calentamiento, baño de agua, campana de extracción,
etc.
Uno de los equipos con que más se trabaja es: la balanza analítica que tiene la
capacidad para pesar hasta 110 gr. O bien si existe duda, podrá hacerlo en una balanza
granataria. Para el uso de estas se debe tener los siguientes cuidados:
No colocar directamente en la superficie de platillo substancias que pueda
dañarlo.
Cada vez que realice una pesada, apague la balanza y quite el objeto que este
pesando. Pregunte a su profesor si existe dudas.
Manual de Laboratorio de Química 3
1. Realizar por lo menos dos pesadas de diferentes objetos.
OBJETOS PESOS 1.
2.
2. Hacer una mezcla en un vaso de precipitados con 30 ml de agua y saborizante en
polvo (sobre para hacer agua fresca). Luego lleva acabo mediciones de 2, 5, 7 y
10ml utilizando una pipeta graduada de 10ml y una propipeta.
3. Colocar en un vaso de precipitado (vaso A) 20 ml de agua de la llave. En un
segundo vaso de precipitado (vaso B) colocar 20ml de agua de la llave más 1gr
de sal. Con ayuda del multímetro medir la conductividad del agua en ambos vasos.
Registre sus mediciones referentes a la conductividad eléctrica:
Vaso A Vaso B
Se demostrará el funcionamiento del siguiente equipo y material.
MULTÍMETRO:
FUENTE DE PODER:
Manual de Laboratorio de Química 5
EXTINTOR:
Para activar el extintor quite el anillo de seguridad y presione la palanca dirigiendo
el extintor directamente a las llamas.
REGADERA:
En caso de algún accidente en el cuerpo solo jale la perilla metálica y
automáticamente soltará de 40 a 50 galones de agua una vez activada.
Manual de Laboratorio de Química 6
C. REACTIVOS.
Las sustancias químicas (reactivos) que se encuentran almacenadas en un
laboratorio incluyen de tipo orgánico e inorgánico, y su diversidad y cantidad depende
del tipo de laboratorio así como de las actividades que en él se vayan a realizar.
Los reactivos más comunes en un laboratorio de química inorgánica son:
Agua destilada
Ácidos inorgánicos: HCl, HNO3, H2SO4
Bases : NaOH, NaHCO3, Na2CO3
Sales minerales: Na2SO4, NaCl, KCl
Las principales características físicas, químicas y toxicológicas de una sustancia
química suele recopilarse en las denominadas Hojas de Seguridad (MSDS por sus siglas
en ingles, Material Safety Data Sheet), en tanto que las principales condiciones a seguir
en el manejo de sustancias químicas se resumen de forma gráfica en el diamante de
seguridad. Las MSDS son provistas por los fabricantes de la sustanacia química en
cuestión, y el diamante de seguridad usualmente aparece en la etiqueta del producto.
Adicionalmente existen bases de datos que podemos tomar de referencia (por ejemplo
la página de la EPA)
D. MISCELANEOS
Corresponde a todo aquel material que no cae dentro de algunos de los grupos antes
mencionado. Sus usos diversos, y algunos misceláneos son desechables. Como por
ejemplo de misceláneos son:
Papel filtro
Soporte universal
Pinzas para soporte universal
Pinzas para bureta
Guantes
Cepillos
Desechables
Papel para pesar
ACTIVIDADES:
Entrega de gavetas y formación de equipos.
Investigar el nombre y uso del material recibido.
Investigue el nombre del siguiente material:
Manual de Laboratorio de Química 9
________________________ _________________________ ________________________
CUESTIONARIO
1. Investiga cinco gases tóxicos que pueden contaminar el área del laboratorio, y los
cuidados que se deben tener.
2. ¿Qué objetos de vidrio pueden ser calentados directamente a la flama, sin que
sufran ningún daño?
3. Menciona cinco de las medidas de seguridad que consideres más importantes en
el laboratorio.
Manual de Laboratorio de Química 10
Tubos Crookes y Rayos Catódicos PRÁCTICA No.2 2
OBJETIVO:
Que el alumno sea capaz de reconocer la forma de producción de los rayos
catódicos, así como sus características, y el conocimiento de los distintos espectros que
presentan algunos elementos.
INTRODUCCIÓN:
Nuestro conocimiento de estructuras atómicas procede de estudios de las
propiedades de la luz o energía radiante, emisión y espectro de absorción. La energía
radiante es caracterizada por dos variables. Longitud de onda (𝜆) y la frecuencia: (η) las
cuales están relacionadas por la fórmula:
𝜆𝜂 = 𝐶
Donde C= velocidad de la luz
𝜆 = Longitud de onda expresada en nm= (10-9 m)
𝜂 =Frecuencia dada en ciclos por segundo = Hz
Ejemplo:
¿Cuál es la frecuencia que corresponde a la longitud de onda de 500?
Solución:
𝜂 =(3.00 𝑥 108 𝑚 𝑠⁄
(500 𝑛𝑚)(10−9 𝑛𝑚 𝑚⁄ )= 6.00 𝑥 1014𝑠−1
PRÁCTICA
Esta práctica será demostrativa y el profesor será el encargado de realizarla, para
que los alumnos observen y reafirmen lo que se vio en la clase de teoría.
Con el espectroscopio, se observará la luz solar y la de las lámparas del
laboratorio, pudiéndose observar los espectros correspondientes, debe controlar la
rendija y el ocular, para mejor observación, así como orientar debidamente el aparato
hacia la luz.
Manual de Laboratorio de Química 11
Una fuente particular de energía puede emitir una sola longitud de onda, como la
luz del láser o muchas distintas longitudes de onda como la emitida por una lámpara
incandescente. La luz compuesta por una longitud de onda se llama monocromática.
Una radiación de distintas longitudes de onda, puede ser llevada a cabo pasando la
radiación a través de un prisma, cada componente de la radiación policromática es
derivada en diferentes direcciones de un prisma. Este arcoíris de colores, contiene luces
distintas de diferentes longitudes de onda y es llamada espectro continuo. El más familiar
ejemplo de un espectro continuo es el arcoíris producido por la dispersión de la luz del
sol a través de las gotas de lluvia o humedad. Se encontró que poniendo una estrecha
rendija entre la fuente de radiación y un prisma, la calidad del espectro fue mejorada y
los componentes monocromáticos fueron más rápidamente resueltos.
ESPECTROSCOPIO:
Es un aparato que sirve para observar el espectro (y a veces medir la longitud de
onda de los colores), cuando se hace incidir una luz sobre un prisma.
Un espectroscopio contiene lo siguiente:
Una rendija estrecha de admisión
Alineador de luz
Un prisma para dispersar la luz en sus componentes
Una pieza para observar el espectro
Manual de Laboratorio de Química 12
MATERIAL
Tubos de Crookes.
Probador.
Tubo de rayos Catódicos.
Bobina de inducción.
Transformador de voltaje.
Imán.
TUBOS DE CROOKES
Son tubos de vidrio, que en las orillas tiene un electrodo y en el interior un gas al
vacío. Cuando a los electrodos se les pasa un alto voltaje, el tubo emite una luz de color
(con determinada longitud de onda).
RAYOS CATODICOS:
Se obtiene por medio de los tubos de Crookes, tal y como los usó Thomson, es
decir modificados de acuerdo a siguiente figura, (material que se encuentra en el
laboratorio).
Manual de Laboratorio de Química 13
La pantalla está hecha de sulfuro de zinc, que es una sustancia que al incidir sobre
ella los rayos catódicos, esta emite fosforescencia verdosa.
Si observamos la cruz de malta en la pantalla, esta es más grande que la colocada
en el círculo de metal (electrodo), es porque como ya sabemos, los rayos viajen en línea
recta.
Si colocamos un imán observamos que la cruz se desvía en la pantalla hacia el
polo positivo del imán y si invertimos el imán la cruz es repelida. Se demuestra con esto
que los rayos catódicos son negativos.
REPORTE:
Trabajo bibliográfico de espectros y rayos catódicos, (el tubo de hidrógeno no está
físicamente)
Describa y explique cómo se realizó la practica
Resultados
Investigue la longitud de onda para los siguientes colores: amarillo, rojo, morado
y azul
Obtenga la frecuencia de los colores (incluya cálculos)
Determine la longitud de onda de una luz que tiene una frecuencia 2.5 x 1014 HZ,
en nanómetros.
Tomando en cuenta la teoría de Bohr, determine la frecuencia y la longitud de
onda requerida para que el electrón para del nivel n=2 al nivel n=4.
Determine la función de trabajo si la longitud de onda del umbral es de 𝜆= 5500Å.
Un fotón tiene una frecuencia de 6.0 x 104 Hz.
a) Convierta estas frecuencias en longitud de onda (nm)
b) Cae esta frecuencia en la región visible
c) Calcular la energía de joule de este fotón
Describa los cuatro números cuánticos para identificar al electrón que está en el
orbital 3d
Un electrón en un átomo está en el nivel cuántico n=3, haga una lista de los valores
posibles de 1, m que pueda tener.
Complete la siguiente tabla:
ELEMENTO COLOR LONGITUD DE
ONDA FRECUENCIA
HIDRÓGENO
HELIO
MERCURIO
NITRÓGENO
ARGON
NEON
Manual de Laboratorio de Química 15
Tabla Periódica (Reactividad de algunos elementos comunes)
PRÁCTICA No.3 2
OBJETIVO:
Que el alumno se familiarice y sea capaz de conocer alguna de las propiedades
físicas y químicas de algunos elementos más comunes y pueda relacionar con las
propiedades periódicas de los elementos.
INTRODUCCIÓN:
Los elementos químicos son comúnmente clasificados por sus propiedades entre
grupos: metales, no metales y metaloides. La mayoría de los elementos son metales,
dentro de sus propiedades físicas, incluye su alta conductividad térmica y eléctrica.
Todos los metales comunes son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio
que es líquido.
Manual de Laboratorio de Química 16
Los grupos o familias están colocados en forma vertical, y presentan propiedades
químicas similares; debido a que presentan sus electrones de valencia iguales. Los
nombres de grupos o familias para los representativos son:
Grupo I Metales Alcalinos
Grupo II Metales Alcalinos-Térreos
Grupo III Térreos
Grupo IV Anfóteros
Grupo V Antígenos
Grupo VI Anfígenos
Grupo VII Halógenos
Grupo VIII Gases Nobles
REACCIONES PRINCIPALES DE ALGUNOS METALES
1. Reacción con oxígeno
2X (s) + O2 → 2XO2
2. Reacción con el agua
2X (s) + 2H2O (l) → 2XOH (ac) + H2↑
3. Reacción con Ácidos (HCl)
X (s) + 2HCl (ac) → XCl2 (ac) + H2 (g)↑
4. Reacción de sustitución
Zn (s) + Cu (NO3)2 (ac) → Zn (NO3)2 + Cu (s)
PARTE EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO A: Reacción de metales con ácidos.
Preparar 6 tubos de ensaye, colocando 2 ml de ácido clorhídrico (HCl) 6M en cada
uno de ellos. Colocar al primer tubo una pieza de metal de calcio y observar; tal como lo
muestra en la siguiente figura.
Manual de Laboratorio de Química 17
Repetir el experimento con los tubos restantes:
Tubo 2 un trozo de Cu
Tubo 3 un trozo de Fe
Tubo 4 un trozo de Mg
Tubo 5 un trozo de Sn
Tubo 6 un trozo de Zn
Indique la reacción que tiene lugar en cada uno de los casos.
EXPERIMENTO B: Reacción de metales con soluciones de iones metálicos.
Prepare 6 tubos de ensaye, colocando en cada uno de ellos 2 ml de la solución
de nitrato de calcio (Ca (NO3)2). Agregar a cada uno de los tubos con la solución anterior,
los siguientes metales: (Ca, Cu, Fe, Mg, Sn y Zn), tal como se muestra la figura. Repetir
el experimento con las siguientes soluciones: Cloruro estánico (SnCl4), nitrato de zinc
(Zn(NO3)2).
Anotar observaciones y reacciones.
Manual de Laboratorio de Química 18
CUESTIONARIO
1. ¿Cuál es la diferencia entre un metal y un no metal?
2. ¿Qué es la energía de ionización?
3. ¿Qué es la afinidad eléctrica?
4. ¿Cómo se determina la reactividad de los metales?
5. Complete y balancee las siguientes reacciones:
a) Mg + O2
b) Zn + HCl
c) Zn + HNO3
6. Determine la carga nuclear efectiva (Zefc) para los siguientes elementos:
a) Oxigeno (Z= 8)
b) Hierro (Z=26)
c) Cloro (Z=17)
Reacciones de metales con soluciones de iones metálicos: completa la tabla
Ca + Ca (NO3)2 → Fe + Ca (NO3)2 →
Ca + Cu (NO3)2 → Fe + Cu (NO3)2 →
Ca + Fe SO4 → Fe + Fe SO4 →
Ca + Fe (NO3)2 → Fe + Fe (NO3)2 →
Ca + Mg (NO3)2 → Fe + Mg (NO3)2 →
Ca + Sn Cl4 → Fe + Sn Cl4 →
Ca + Zn (NO3)2 → Fe + Zn (NO3)2 →
Cu + Ca (NO3)2 → Sn + Ca (NO3)2 →
Cu + Cu (NO3)2 → Sn + Cu (NO3)2 →
Cu + Fe SO4 → Sn + Fe SO4 →
Cu + Fe (NO3)2 → Sn + Fe (NO3)2 →
Cu + Mg (NO3)2 → Sn + Mg (NO3)2 →
Cu + Sn Cl4 → Sn + Sn Cl4 →
METAL REACCIÓN
CON HCl REACCIÓN CON SnCl4
REACCIÓN CON (Zn(NO3)2
OBSERVACIÓN ECUACIÓN
Ca
Cu
Mg
Fe
Sn
Zn
Manual de Laboratorio de Química 19
Cu + Zn (NO3)2 → Sn + Zn (NO3)2 →
Mg + Ca (NO3)2 → Zn + Ca (NO3)2 →
Mg + Cu (NO3)2 → Zn + Cu (NO3)2 →
Mg + Fe SO4 → Zn + Fe SO4 →
Mg + Mg (NO3)2 → Zn + Mg (NO3)2 →
Mg + Sn Cl4 Zn + Sn Cl4
Mg + Zn (NO3)2 Zn + Zn (NO3)2
Dar las respuestas a las siguientes preguntas:
1. Ordenar correctamente los siguientes elementos de acuerdo a los grupos que
corresponden.
Metales alcalinos
Halógenos
Metales alcalinotérreos
a) Li, Na, K, Rb, Cs, F
b) He, Ne, Ar, Xe, Rn
c) F, Cl, Br, I, At
d) Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
2. Cuáles de los siguientes grupos es considerado como metales
a) II A b) III A c) IV A d) VI A e) VII A
3. Con base a sus suposiciones en la tabla periódica, prediga cual átomo de los
siguientes pares tendrá la primera energía de ionización más grande
a) O, Ne b) Mg, Sr c) K, Cr d) Br, Sb e) Ga, Ge
Manual de Laboratorio de Química 20
Enlaces Químicos
PRÁCTICA No.4 2
OBJETIVOS
Al final de esta práctica el alumno será capaz de distinguir los diferentes tipos de
enlaces que presentan las sustancias químicas.
INTRODUCCIÓN
En la forma de las moléculas, iones y otros tipos de entidades químicas toma parte
muy activa el enlace químico, lo cual existen básicamente dos tipos muy bien definidos
de:
a) El enlace iónico o electrovalente
b) El enlace covalente
Entre la gran mayoría de las sustancias predominan estos tipos de enlace, dentro
de los cuales existen otros como el enlace covalente dativo o coordinado, que aun
presentando cierto carácter iónico o covalente tienen características que los hacen
diferentes a los anteriormente mencionados.
MATERIAL
Vasos de precipitado
Gradilla
Cuba hidroneumática
Multímetro
Sodio
Calcio
Papel estaño
Pinzas para tubo de ensaye
Pinzas de crisol
Manual de Laboratorio de Química 21
PARTE EXPERIMENTAL
1. En una cuba hidroneumática llene hasta más de la mitad de su capacidad con
agua de la llave.
Sumerja en el agua un tubo de ensaye hasta que se llene completamente de agua,
sin presentar burbujas de aire, colocarlo boca abajo dentro del agua en forma vertical,
introduzca dentro del tubo un trozo pequeño de sodio metálico, envuelto en papel estaño,
con ayuda de unas pinzas de crisol.
No deje el sodio expuesto al aire y no permita que reaccione en forma violenta en
el agua, tome el tiempo que tarda en reaccionar el sodio y mida el volumen del agua
desalojada por el gas formado. Saque el tubo de ensaye cuidando, que no se vacié el
agua contenida en el. Verifique el grado de acidez o alcalinidad de estas soluciones en
papel tornasol.
A esta solución mida la conductividad eléctrica con la ayuda de un multímetro o
de una lámpara incandescente. Por último, pregunte a su maestro y/o auxiliar de
laboratorio como neutralizar la solución antes de desecharla. (NO TIRAR EN LA TARJA)
2. Repita la experiencia anterior con el calcio.
3. Enlace covalente: coloque en vasos de precipitado 5 ml, de cada una de las
siguientes sustancias:
a) Benceno o Tolueno
b) Ácido clorhídrico
c) Solución de azúcar
d) Alcohol etílico
Manual de Laboratorio de Química 22
e) Sulfato de cobre
f) Cloruro de sodio
g) Cloruro de níquel
h) Cloruro estañoso
i) Agua destilada
A cada solución mídale la conductividad con la ayuda de un multímetro.
4.Enlace Covalente Coordinado
Material:
a) 1 tubo de ensaye b) Torundas de algodón c) 1 pinzas para crisol d) 1 pinzas para tubo de ensaye e) Solución de NH4OH f) Solución de HCl
Procedimiento:
Tomar el tubo de ensaye con las pinzas para éste, solicitar el algodón impregnado con
NH4OH y llevarlo con las pinzas de crisol al extremo del tubo, posteriormente solicitar
otro algodón impregnado ahora con HCl y colocarlo al otro extremo del mismo tubo.
Observar la reacción que se lleva a cabo dentro del tubo de ensaye éste siempre en
posición horizontal.
PRECAUCIÓN:
Nota: Al final de cada experimento deberá de regresar las
soluciones utilizadas, teniendo cuidado de no contaminarlas.
CUESTIONARIO:
Tomar las medidas y cuidados pertinentes para no manipular directamente usted las
soluciones ya que son corrosivas e irritantes, solicite ya los algodones impregnados
con las soluciones, siempre manejando el tubo con las pinzas de ensaye.
Manual de Laboratorio de Química 23
1. Con sus propias palabras explique los conceptos de enlace electrovalente, enlace
covalente y enlace covalente coordinado.
2. Mencionar que sustancias de las utilizadas en esta práctica presentan los enlaces
electrovalente, covalentes y iónicos.
3. Escribir las reacciones químicas que se llevan a cabo en la presente práctica.
4. Ordenar en forma creciente los valores de las conductividades de los puntos 1, 2
y 3 de la práctica.
5. ¿Cuál es la diferencia entre un enlace polar y una molécula polar?
6. Selecciona el elemento o compuesto que da la respuesta a la pregunta de la
derecha:
a) Cl, Ar, K Tiene el menor potencial de ionización b) CO2, NH3, CO Tiene un momento dipolar cero c) CH4, NH3, HF Tiene el mayor punto de ebullición d) Cl2, Br2, I2 Tiene el más bajo punto de fusión e) HOI, HOBr, HOCl Es el ácido más débil
7. Ordenar las siguientes sustancias de mayor a menor carácter iónico: Br2, HCl,
NaCl, CsF.
8. Considere las siguientes moléculas
a) H2O b) NH3 c) CO2 d) ClF e) CCl4
¿En qué compuesto son más polares los enlaces?
¿Qué compuestos de la lista no son polares?
¿Qué átomo de ClF tiene mayor carga negativa?
9. Represente la estructura de Lewis para los siguientes compuestos:
a) AgNO3 b) Co(NO3)3 c) H2O d) CuSO4
10. Con respecto al experimento de enlace coordinado, responda lo siguiente:
o ¿Qué se formó según lo observado?
o ¿Quién es el que dona electrones de enlace?
o ¿Hacia qué extremo se forma el anillo? ¿Por qué?
Manual de Laboratorio de Química 24
Reacciones Químicas de Óxidos, Ácidos y Bases
PRÁCTICA No.5 2
OBJETIVO:
El alumno analice las diferencias entre una sal, una base y un ácido y sus
propiedades físicas y químicas.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS:
Las reacciones químicas se pueden clasificar en los siguientes tipos:
Reacciones de Combinación.
Reacciones de Descomposición.
Reacciones de Desplazamiento.
Reacciones de Doble Descomposición (Metátesis).
Reacciones de Oxidación - Reducción.
Reacciones de Combinación: Son aquellas en las cuales se forma una sustancia
a partir de 2 o más.
𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙: 𝐴 + 𝐵 = 𝐶
Reacciones de Descomposición: Son aquellas en que se forman dos o más
sustancias a partir de una. Muchos compuestos se comportan de esta manera cuando
se calientan.
𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝐶 = 𝐴 + 𝐵
Reacciones de Desplazamiento: Son aquellas en que un elemento sustituye a
otro en un compuesto.
𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝐴 + 𝐵𝑋 = 𝐴𝑋 + 𝐵
Reacciones de Doble Sustitución (Metátesis): Son aquellas en las cuales hay
un intercambio de elementos o de radicales entre los compuestos reaccionantes.
Reacciones de Oxidación - Reducción: Son aquellas en las cuales las
sustancias que intervienen en la reacción aumentan (oxidación) o disminuyen (reducción)
su valencia o número de oxidación, por el intercambio de electrones entre dichas
sustancias.
Manual de Laboratorio de Química 25
MATERIAL:
Mechero de Bunsen, Pinzas para crisol, pinzas para tubo de ensaye, Tela de asbesto, 5
tubos de ensaye, 2 vasos de precipitado, probeta graduada, vidrios de reloj.
SUSTANCIAS:
Cinta de Magnesio (Mg), Granalla de Fierro (Fe), óxido de mercurio II (𝐻𝑔𝑂), peróxido
de hidrogeno (H2O2) , rodajas de papa, ácido clorhídrico (HCl) 0.1N, carbonato de calcio
(CaCO3)
PROCEDIMENTO:
1.-REACIONES DE COMBINACIÓN:
a) Con unas pinzas para crisol, tome un trozo pequeño de una cinta de magnesio
(Mg) y quémela utilizando un mechero de Bunsen.
b) Coloque en un salero granalla de Fierro (Fe); agitando el salero, deje caer la
granalla en la flama de un mechero.
Anote sus observaciones:
a) ______________________________________________________________
________________________________________________
b) ______________________________________________________________
________________________________________________
Escriba las ecuaciones de las reacciones de combinación efectuadas:
a) __________________________________________________________
b) __________________________________________________________
2.- REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN:
a) En un tubo de ensaye limpio y seco, vierta una pequeña cantidad de óxido de
mercurio II (HgO); caliente el tubo con la llama de un mechero, usando pinzas para tubo
de ensaye y coloque una astilla de madera con un punto de ignición en la boca del tubo.
Retire del fuego el tubo cuando observe que el HgO cambia a color negro, para evitar
un cambio de estado. Por último el reactivo no se desecha, una vez terminado el
experimento regrese el reactivo dentro del tubo a su profesor.
Manual de Laboratorio de Química 26
b) Colocar dos rodajas de papas (por separado) sobre un vidrio de reloj. Luego a la
primera rodaja se le agregan 1ml de peróxido de hidrogeno (H2O2) al 10%, mientras que
a la segunda rodaja se le agrega 1ml del peróxido de hidrogeno pero al 20%. Gracias a
la enzima catalasa que contiene la papa, se observa la reacción en la que el peróxido de
hidrogeno se convierte en agua y oxígeno.
Anote sus observaciones:
a) ______________________________________________________________
________________________________________________
b) ______________________________________________________________
________________________________________________
Escriba las ecuaciones de las reacciones de descomposición efectuadas:
a) ________________________________________________________________
____________________________________________________
b) ________________________________________________________________
____________________________________________________
3.- REACCIONES DE DOBLE SUSTITUCIÓN O METATESIS:
Dentro de un tubo de ensayo se coloca 1gr de carbonato de calcio (CaCO3),
posteriormente se agregan 4ml de ácido clorhídrico HCl 0.1N. Retire el tubo de
ensayo, la reacción llevada a cabo es rápida por la cual debe prestar atención en todo
momento y luego tome sus anotaciones.
Anote sus observaciones:
a) _______________________________________________________________
_______________________________________________
b) _______________________________________________________________
_______________________________________________
Escriba las ecuaciones de las reacciones de desplazamiento efectuadas:
a) ________________________________________________________________
____________________________________________________
b) ________________________________________________________________
____________________________________________________
Manual de Laboratorio de Química 27
4.REACCIONES DE SUSTITUCIÓN SIMPLE
Nota. Este experimento es necesario realizarlo en la campana de
extracción, recuerde que el HCl corrosivo.
Coloque en el globo pequeñas cantidades de papel de estaño Con ayuda del maestro poner 3ml de HCl (estado puro) en el tubo de ensaye y poner en la boca de este el globo para que tire los pedazos de papel de estaño (Imagen 1). Esperar la reacción. Una vez detenida la reacción con ayuda del mechero y unas pinzas crisol, exponer únicamente el globo a calor. Realizar una comparación con un globo inflado por uno de los alumnos (CO2)
Anote sus observaciones:
a) ________________________________________________________________
____________________________________________________
b) ________________________________________________________________
____________________________________________________
Escriba las ecuaciones de las reacciones de sustitución simple efectuadas
a)_______________________________________________________________
5.- REACCIONES DE OXIDACIÓN- REDUCCIÓN:
a) Coloque en un tubo de ensayo un poco de agua destilada y unas 3 gotas de
disolución alcohólica de yodo.
b) Agrega una o dos gotas de engrudo de almidón y observe como el líquido
toma una intensa coloración violeta oscuro, lo que indica la presencia de
yodo en la disolución.
c) Añade lentamente unas gotas de hidróxido sódico hasta llegar un momento
en que desaparezca la coloración, esto es señal de que ya no existe yodo
libre en el tubo de ensayo.
Anote sus observaciones:
c) ________________________________________________________________
____________________________________________________
d) ________________________________________________________________
____________________________________________________
Manual de Laboratorio de Química 28
Escriba las ecuaciones de las reacciones Redox efectuadas:
a) ________________________________________________________________
____________________________________________________
b) ________________________________________________________________
____________________________________________________
CUESTIONARIO:
1. Clasifique las siguientes reacciones si son de: Combinación, descomposición,
sustitución simple, doble sustitución y balancear las ecuaciones.
REACCIÓN CLASIFICACIÓN
a) 𝑀𝑔 + 𝑍𝑛𝐶𝑙2 → 𝑀𝑔𝐶𝑙 + 𝑍𝑛 __________________________________________
b) 𝐴𝑔 𝑁𝑂3 + 𝐶𝑎𝐶𝑙 → 𝐴𝑔𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑁𝑂3)2 _____________________________________________
c) 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 𝐶𝑎𝑂 + 𝐻2 𝑂 _______________________________________
d) 𝑁𝑎2𝑂 + 𝐻2 𝑂 → 𝑁𝑎𝑂𝐻 ________________________________________
e) 𝐾𝐶𝐿𝑂3 → 𝐾𝐶𝐿 + 𝑂2 ___________________________________________
f) 𝐴𝑙 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐴𝑙𝐶𝑙3 + 𝐻2 _____________________________________________
g) 𝐹𝑒 + 𝑂2 → 𝐹𝑒2𝑂3 _____________________________________________
h) 𝐶𝑎 (𝑁𝑂3)2 + 𝐾3𝑃𝑂4 → 𝐶𝑎3(𝑃𝑂4)2 + 𝐾𝑁𝑂3 ________________________________
2. Clasifique cada una de las siguientes sustancias como: ácidos, bases, oxido
ácido, oxido básico:
a) 𝐻2 𝑆𝑂4
b) (𝑁𝐻)4 𝑂𝐻
c) 𝐶𝑟𝑂
d) 𝐶𝑙2𝑂3
e) 𝐵𝑎𝑂
f) 𝐻2𝑆
g) 𝐿𝑖𝑂𝐻
h) 𝐶𝑂2
3. Indique los productos de las siguientes reacciones y balancearlas.
a) 𝑁𝑎 + 𝐶𝑙2 →
b) 𝐵𝑎𝐶𝑙2 + 𝐴𝑔𝑁𝑂3 →
c) 𝑍𝑛 + 𝐶𝑢𝐶𝑙2 →
d) 𝐾𝑙 + 𝐵𝑟2 →
Manual de Laboratorio de Química 29
Determinación de la Composición del
Clorato de Potasio
PRÁCTICA No.6 2
OBJETIVO:
Que el alumno sea capaz de comprobar experimentalmente la ley de la
conservación de la masa mediante el cálculo de de los reactivos y productos de una
reacción Química.
INTRODUCCION:
El porcentaje de composición de un compuesto es el porcentaje en una masa de
cada elemento en el compuesto; si la fórmula del compuesto es conocida. El peso
molecular del compuesto, se determina sumando los pesos atómicos de los elementos,
el porcentaje de cada elemento es calculando dividiendo la masa total de cada elemento
en el compuesto entre el peso molecular del compuesto multiplicado por 100.
En este experimento el porcentaje de composición del Clorato de Potasio, debe
ser determinado experimentalmente de la formula. Cuando el Clorato de Potasio es
calentado a altas temperaturas (arriba de 400 °C) este se descompone en Cloruro de
Potasio y Oxigeno. La ecuación es:
𝑀𝑛𝑂2
2𝐾𝐶𝑙𝑂3 → 2𝐾𝐶𝑙 + 𝑂2 ↑
La cantidad relativa de Clorato de Potasio y Oxigeno, son medidos después del
calentamiento, pesando el residuo una vez que la muestra este fría. La disminución del
peso original del Clorato de Potasio representa el Oxigeno desprendido.
Del experimento se obtienen los siguientes valores:
1. Masa original de la muestra.(𝐾𝐶𝑙𝑂3 )
2. Pérdida de masa cuando la muestra fue calentada (Oxigeno).
3. Masa del residuo (𝐾𝐶𝑙).
Manual de Laboratorio de Química 30
De los datos experimentales se puede calcular:
4. Porcentaje de Oxigeno en la muestra (valor experimental).
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 × 100 =
5. Porcentaje de KCl en la muestra ( valor experimental)
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 × 100 =
6. Porcentaje de Oxigeno de KCLO3 de la formula (valor teórico).
3 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑂𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐾𝐶𝑙𝑂3 × 100 =
3×16.008 ×100
122.69 =
7. Porcentaje de KCl de la formula (valor teórico).
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐾𝐶𝑙
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐾𝐶𝐿𝑂3 × 100 =
74.569 × 100
122.69 =
8. Porcentaje de error experimental en la determinación del Oxigeno.
(𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙) − (𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜)
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 × 100
MATERIAL, EQUIPO Y SUSTANCIAS:
a. Clorato de Potasio (KClO3)
b. Cloruro de Potasio (KCl)
c. Ácido Nítrico diluido (6 M)(HNO3)
d. Nitrato de Plata diluido (0.1M)(Ag NO3)
e. Mechero de Bunsen.
f. Soporte Universal
g. Pinzas Crisol
h. Pinzas para tubo de ensaye
i. Probeta graduada
Manual de Laboratorio de Química 31
PRECAUCIÓN:
1. Utilice tubos de ensaye marca PIREX limpios que tienen la característica
que pueden ser calentados o enfriados.
2. Usar Clorato de Potasio, calidad reactivo.
3. Regresar el Clorato de Potasio sobrante.
4. Calentar la muestra lentamente y con cuidado para evitar que se tire el
material y se obtenga resultado pobre.
RECOMENDACIONES:
1. Hacer todas las pesadas con bastante precisión y anotar los datos.
2. Para mayor precisión maneje los tubos con papel para evitar el contacto con la
mano.
EXPERIMENTO:
A. DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE COMPOSICIÓN.
Colocar un tubo de ensaye limpio y seco (PIREX) en la flama del mechero, durante 2
o 3 minutos, quitar el tubo y dejarlo enfriar. Pese el tubo de ensaye anotando el peso.
Agregar 0.5 gr de Clorato de Potasio (KClO3) y 0.2 grs de Dióxido de Manganeso (MnO2);
pese de nuevo el tubo con la muestra.
Colocar el tubo de ensaye en la flama del mechero durante 8 minutos. El fondo del
tubo debe ser calentando hasta que adquiera un color rojo, después de este tiempo,
quitar el tubo de ensaye con mucho cuidado, enfriar y vuelva a pesarlo.
B. ANÁLISIS DEL RESIDUO.
Esta parte del experimento debe ser hecha tan pronto como se haya terminado el
calentamiento, haber dejado enfriar el tubo y después se lleva a cabo la siguiente pesada.
El Clorato de Potasio es un agente oxidante fuerte y puede causar fuego o
explosiones si se mezcla o calienta con combustible. Siga las siguientes
instrucciones cuando trabaje con el Clorato de Potasio.
Manual de Laboratorio de Química 32
Tomar tres tubos de ensaye y numerarlos: Colocar 0.2 grs. De Clorato de Potasio
en el tubo 1 y poner la misma cantidad de Cloruro de Potasio en el tubo 2.
Agregar 10 ml de agua destilada a cada uno de los tubos y agitar hasta que se disuelva la sal.
a) KClO3 + H2O
b) KCl + H2O
Agregar 10 ml de agua destilada al tubo que se calentó con Clorato de Potasio, calentar durante 1 minuto y una vez que este frío tomar de 1 a 2 ml de esta solución para colocarlo en el tubo 3.
MnO2
c) Tubo que se calentó 2 KClO3 2 KCl + 3O2
d) Producto KCl + H2O
Tubo 3
Tubo que se calentó con KCl 1 a dos ml de KCl + agua
+ 10 ml de agua
Agregar a cada tubo (1, 2 y 3) 5 gotas de HNO3(6M) y 5 gotas de AgNO3 (0.1M) y
mezclar. Anotar las observaciones y reacciones que se llevan a cabo.
2 3 1
Manual de Laboratorio de Química 33
a) tubo 1 KClO3 + H2O + HNO3 ( reacción 1)
b) tubo 1 KNO3 + HClO3 + AgNO3 )
a) tubo 2 KCl + H2O + HNO3 (reacción 1 )
b) tubo 2 KNO3 + HCl + AgNO3 ( reacción 2 )
a) tubo 3 KCl + HNO3 ( reacción 1 )
b) tubo 3 KNO3 + HCl + AgNO3 ( reacción 2 )
C.- DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE COMPOSICIÓN
DATOS PESO
a) Peso del tubo antes del calentamiento.
b) Peso del tubo con la muestra (antes del calentamiento).
c) Peso del tubo y muestra después del calentamiento
CÁLCULOS
1.- peso de la muestra original
2.- Perdida del peso después del calentamiento
3.- Peso del residuo
4.- Porcentaje de Oxigeno en KClO3 (valor experimental).
Operaciones:
5.- Porcentaje de KCl en KClO3 (valor experimental).
Operaciones:
6.- Porcentaje de Oxigeno en KClO3 (valor teórico).
Operaciones:
7.- Porcentaje de error en la determinación del Oxigeno experimental.
Operaciones:
Manual de Laboratorio de Química 34
CUESTIONARIO
1.- Que fue lo que observó cuando se le agregó el AgNO3. ?
a) Escriba la reacción del Nitrato de Plata con el Cloruro de Potasio.
b) Escriba la reacción del Nitrato de Plata con el Clorato de Potasio..
2.- Que es lo que demuestra que el residuo es Cloruro de Potasio?.
3.- Que evidencia demuestra que al agregar Nitrato de Plata a las soluciones; se concluye que el residuo es Cloruro de Potasio?.
4.- La sosa cáustica (NaOH), puede ser preparada comercialmente mediante la
siguiente reacción de carbonato de sodio (Na2CO3) con hidróxido de calcio (Ca
(OH)2).
¿Cuantos gramos de Hidróxido de sodio pueden ser obtenidos a partir de 1,000 grs.
de carbonato de sodio con hidróxido de calcio?
Na2CO3 + Ca (OH)2 NaOH + Ca CO3]
5.- a) Calcular la masa del clorato de potasio (KClO3) necesario para producir 1.23 grs.
de oxigeno (O2).
b) Que masa de Cloruro de potasio es producida con esta cantidad de oxigeno?
KClO3 KCl + O2
Manual de Laboratorio de Química 35
Carga del Electrón
PRÁCTICA No.7 2
OBJETIVO:
Que el alumno conozca el funcionamiento de una celda electrolítica, así como
poder determinar el flujo de electrones y la corriente que pasa a través del circuito.
INTRODUCCIÓN:
La electrolisis es un proceso mediante el cual, al hacer pasar una corriente
eléctrica a través de una sustancia (en solución fundida) se separa en los iones que la
forman, este proceso se utiliza para descomponer una sustancia en sus elementos, para
purificar metales y para aplicar una capa metálica externa a un objeto. Esta última
aplicación es muy utilizada en procesos de galvanoplastia, la galvanostegia y el
niquelado, los cuales tienen gran importancia en la industria, ya que mediante ellos se
fabrican latas para envasar alimentos y se hace el cromado y el chapeado, entre otros.
Material:
El material para esta práctica, el alumno, lo tiene en su gaveta, lo que necesita solicitar
es:
1 Fuente de Poder.
2 Par de Caimanes.
3 4 electrodos de Cobre
4 Sulfato de Cobre Acidulado.
Manual de Laboratorio de Química 36
DIAGRAMA DEL CIRCUITO
PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA:
1. Limpiar los 4 electrodos en una solución de Ácido Nítrico concentrado (HNO3)
tomando con las pinzas para crisol cada uno de ellos e introducirlos de una manera
rápida en la solución; haciendo esto en la campana de extracción, y enjuagarlos con
agua de la llave y después con agua destilada.
2. Tomar dos electrodos sin secar y pesar, colocarlos en el circuito señalado, fijando
la corriente de trabajo (corriente de trabajo 0.05 a 0.1 Amps). Tome un tiempo de 4 a 5
minutos observando que uno de los electrodos comience a ponerse obscuro.
3. Con el amperaje ya establecido, tomar los otros dos electrodos, secándolos al
mechero y pesarlos para colocarlos en el circuito ya establecido.
4. Encender el circuito, comenzando a tomar la lectura del amperaje y el tiempo que
se le dé a la prueba (tiempo recomendado 3 a 4 minutos).
5. El cobre se depositara en uno de los electrodos (negativo), después de este
tiempo, debe apagar el circuito, sacar los electrodos, enjuagarlos con agua destilada y
secarlos cerca del mechero para luego pesarlos cuando ya estén fríos.
Manual de Laboratorio de Química 37
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO PARA DETERMINAR LA CARGA DEL ELECTRON.
DATOS: Peso atómico del Cu = 63.546 g/at-g
Electrodos
Positivo Negativo
Peso de los electrodos antes de la electrolisis.
Peso de los electrodos después de la electrolisis
Diferencia de pesos del electrodo donde se deposito el cobre
A =
Amperaje (Promedio si varió)
Duración en segundos de la práctica.
No. De Átomo-g de Cu transferido 𝐴 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠
63.546𝑔
𝑎𝑡 − 𝑔
= 𝐵 B =
No. De átomos transferidos =
𝐵 𝑎𝑡 − 𝑔 × 6.02 × 1023𝑎𝑡
𝑎𝑡 − 𝑔= 𝐶
No. De electrones =
𝐶 𝑎𝑡 𝐶𝑢 × 2𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠/𝑎𝑡 − 𝐶𝑢 = 𝐷
Cantidad de electricidad que paso a través del circuito
= 𝐴𝑚𝑝.× 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜(𝑠𝑒𝑔) = 𝐸
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟ó𝑛 = 𝑞 = 𝐸 (𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏)
𝐷 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠=
?
Manual de Laboratorio de Química 38
REPORTE:
1. Realice una consulta bibliográfica sobre electrólisis.
2. Tomando en cuenta la definición de un Faraday, la carga de un electrón se calcula
se la siguiente manera:
(96,000 𝐶)
𝑚𝑜𝑙 𝑒
(1 𝑚𝑜𝑙 𝑒 )
6.02×1023 𝑒 = 1.602 × 10−19 𝐶/𝑒
De acuerdo al ejemplo anterior, resuelve los siguientes ejercicios:
2.1 A través de una lámpara pasan 2.0 Amp. Encontrar la carga en Coulomb
usada por la lámpara en 30 segundos.
2.2 Calcule el tiempo requerido al pasar 36,000 C a través de una celda
electrolítica, usando una corriente de 5 Amp.
2.3 Cuantos electrones por segundo pasan a través de un electrodo de cobre
cargado con una corriente de 10-16 Amp.
3. Describa con sus propias palabras el desarrollo de la práctica.
4. Realice los cálculos para la determinación de carga del electrón.
5. Observaciones y conclusiones.
Manual de Laboratorio de Química 39
RESIDUOS PELIGROSOS PRÁCTICA No.7
Objetivo
El alumno se familiarizará con el almacenamiento, manejo, transporte y
disposición de residuos peligrosos generados dentro de Laboratorio de Química
(del ITCJ).
Introducción
La contaminación es uno de los problemas ambientales más importantes que
intervienen de forma negativa en el mundo ocasionando un desequilibrio. Ésta
resulta de la adición de cualquier sustancia al medio ambiente, en cantidad tal,
que cause efectos adversos en el hombre, en los animales, vegetales o materiales
expuestos a dosis que sobrepasen los niveles aceptables en la naturaleza. La
necesidad de manejar adecuadamente los residuos o desechos peligrosos se
constituye en un tema prioritario de cualquier organización o institución, donde es
necesario iniciar acciones concretas para una adecuada gestión (Ariza D., y
Henao K., 2010).
Material y equipo
Bibliográfico
Reporte
Basado en los residuos generados en la práctica de laboratorio
“Reacciones Química de Óxidos, Ácidos y Bases” (Práctica 5) identificar
con base en la normatividad vigente el tipo de residuo generado.
Realizar el etiquetado pertinente para el residuo (tomando en cuenta el
traslado posterior)
Generar un formato que permita el traslado de los residuos a las
instalaciones del Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez para su
disposición temporal.
Investigar de manera bibliográfica la disposición final que tienen los
residuos peligrosos en el país.
NOTA:
Práctica ideada para la materia de FUNDAMENTOS DE
QUÍMICA
Manual de Laboratorio de Química 40
Cuestionario:
1.-¿Qué es el código CRETIB?
2.-Según la normatividad vigente, ¿cuáles puntos son básicos para el formato de
almacenamiento y transporte de residuos peligrosos?
3.-¿Cuál es la disposición final de los residuos peligrosos generados en el laboratorio de
Química del Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez?
4.- Investigue cuáles son los residuos peligrosos generados dentro de la Industria en la
localidad.
5.-Analizando el proceso anterior, realice una breve conclusión con respecto a los
residuos peligrosos generados en el laboratorio de química del Instituto Tecnológico de
Ciudad Juárez y los generados a nivel industrial.
top related