http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/estados1.htm
Las sustancias puras están formadas por partículas (átomos o moléculas) iguales, tienen una composición fija, no pueden separase por medios físicos. Tienen propiedades específicas: densidad, la temperatura permanece constante en los cambios de estado temperatura de ebullición y fusión), solubilidad, conductividad térmica y eléctrica y numerosas propiedades más.
Por ejemplo el alcohol etílico (componente de las bebidas alcohólicas) tiene, entre otras, las siguientes propiedades específicas:
- densidad 0,79 g/ml
- punto de fusión –114ºC
- punto de ebullición 78,5ºC
Además, es incoloro, de olor característico y totalmente miscible con el agua. Otro ejemplo: Cuando calentamos y evaporamos agua pura no queda ningún residuo y el líquido obtenido al condensar el vapor agua sigue siendo agua pura.
Para distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus propiedades.
Las sustancias puras a su vez se clasifican en sustancias simples y sustancias compuestas. En las sustancias simples encontramos a los elementos químicos, y en las sustancias compuestas encontramos a los compuestos químicos.
Las sustancias simples pueden ser moleculares o atómicas, y no se descomponen en otras sustancias distintas. Ejemplo: oxígeno, nitrógeno.
Los elementos son sustancias puras más simples. Están formados por el mismo tipo átomos, y no pueden descomponerse. Se representan mediante símbolos.
El Ozono ( O3) y el oxígeno molecular (O2) están formados por átomos de oxígeno. Ejemplo: el elemento oro estará formado solamente por átomos de oro.
Los compuestos están formados por moléculas y éstas están formadas por unión de átomos de distintos elementos. Todas las moléculas del mismo compuesto son iguales entre sí. Los compuestos químicos pueden separarse por medios químicos.
Ejemplo: el agua pura estará formado solamente por moléculas de agua El agua puede descomponerse en sus elementos Hidrógeno y Oxígeno por un medio químico (la electrólisis).
CONCEPTO DE MEZCLA Y COMPUESTO QUÍMICO
La materia puede estar formada por moléculas diferentes y en ese caso se llama una MEZCLA o por moléculas que son todas iguales que es lo que llamaríamos un COMPUESTO QUÍMICO, o una SUSTANCIA QUÍMICAMENTE PURA.
Ejemplos importantes relacionados con la vida diaria son el aire y el agua.
El aire está formado, en su mayor proporción, por moléculas de nitrógeno y de oxígeno, esto significa que el oxígeno y el nitrógeno son dos sustancias completamente independientes, entre las cuales no existe ninguna unión. Los enlaces químicos son en este caso de átomos de oxígeno con otros átomos de oxígeno, los de los átomos de nitrógeno son con otros átomos de nitrógeno, por eso el aire es una mezcla. En el aire hay más sustancias solo nos hemos referido a las dos más importantes.
Como entre N2 y O2 no hay enlace químico los puedo separar por procedimientos FÍSICOS (cambios de estado, cromatografía, solubilidad, etc. ).Utilizamos el oxigeno del aire en la respiración.
Sin embargo el agua es un compuesto químico en el que cada átomo de oxígeno está unido con dos de hidrógeno compartiendo sus electrones, si quiero separarlos hay que aportar energía que rompa primero el enlace.
El oxígeno del agua no lo podemos utilizar para respirar, primero tendríamos que romper la unión con el hidrógeno y para ello se necesita una energía y unas condiciones que nuestro organismo no puede realizar.
En la naturaleza es muy difícil encontrar compuestos químicos o sustancias químicamente puras, en general lo que tenemos son mezclas.
Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas. En las primeras como indica su nombre no se distinguen a simple vista los componentes y se conocen con el nombre de disoluciones. El aire sería una disolución. Si echamos sal en el agua la sal desaparece formando una mezcla homogénea, se trata de una disolución y como es una mezcla podremos separar los componentes por un procedimiento físico, en esta caso bastaría con dejar evaporar el agua.
Las propiedades de la materia se pueden dividir en dos clases. Una de ellas depende de la materia en sí y la otra depende , principalmente, del comportamiento de la materia en presencia de otra. A la primera clase de propiedades se les llama propiedades físicas: por ejemplo, el color, la temperatura. Las propiedades físicas se pueden dividir en dos grupos: las extesivas y las intensivas.
PROPIEDADES EXTENSIVAS DE LA MATERIA.
estas propiedades se encuentran en todas las sustancias. Ejemplo: la masa, el peso, la inercia, la longitud, el volumen, la divisibilidad, etc., las cuales nos sirven de mucho para identificar a una sustancia.
PROPIEDAES INTENSIVAS DE LA MATERIA.
Son aquellas que sirven para diferenciar a una sustancia de otra. Su valor es específico y no depende de la cantidad de masa que se estudia.
Por ejemplo, cada muestra de una sustancia, sin importar su tamaño, tiene la misma densidad en todas sus partes. Otras propiedades intensivas son: maleabilidad, ductilidad, conductividad, calor específico, temperatura de fusión, temperatura de ebullición, viscosidad, color, textura, solubilidad, dureza, brillo, etc.
Técnicas de separación de mezclas
Independiente del tipo de mezcla, los componentes de la misma, pueden ser separados con cierta facilidad a través de las técnicas de laboratorio, sin que cambien las propiedades físicas y químicas que estos tienen. A continuación describiremos las técnicas más usadas por los químicos:
Filtración: A través de materiales porosos como el papel filtro, algodón o arena se puede separar un sólido que se encuentra suspendido en un líquido. Estos materiales permiten solamente el paso del líquido reteniendo el sólido.
Extracción: Esta técnica de separación se basa en las diferentes afinidades de los componentes de las mezclas en dos solventes distintos y no solubles entre sí. Es una técnica muy útil para aislar cada sustancia de sus fuentes naturales o de una mezcla de reacción.La técnica de extracción simple es la más común y utiliza un embudo especial llamado embudo de decantación.
Destilación: Técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.
Separación de los componentes de una mezcla homogénea conocida por cromatografía:
Cromatografía: Técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido.Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente.
La tinta de plumón a simple vista parece totalmente homogénea, pero está formada por distintos componentes que se pueden separar con facilidad, basta dejarla correr en un medio adsorbente por acción de un disolvente.
Se pueden utilizar muchos medios adsorbentes: tiza, arena, papel filtro, etc.
Comunmente se utiliza papel de filtro para hacer la demostración y tinta de plumón de agua porque para separar los componentes de esta mezcla podemos utilizar como disolvente el agua. Para hacer bien la separación el disolvente no debe estar en contacto con la mezcla, debe llegar a ella por adsorción.
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
- NORMAS DE SEGURIDAD Y TRABAJO EN EL LABORATORIO
1. El laboratorio es un lugar de trabajo en donde se requiere el máximo de responsabilidad y disciplina
2. Ingresar con la indumentaria reglamentaria y mantener en todo momento de laboratorio orden, disciplina y diligencia absoluta, evitando carreras, empujones, jalones y juegos.
3. Portar al ingreso los recursos estrictamente indispensables para el trabajo, incluyendo la bata limpia en individual, evitando introducir alimentos, mochilas u objetos voluminosos, estorbosos o deportivos, ya que la libertad de desplazamiento debe mantenerse en todo momento.
4. La ubicación de alumnos y equipos de trabajo puede ser designada o modificada en cualquier momento por el profesor o laboratorista.
5. No se permite calzado inadecuado, el cabello largo y suelto, así como alhajas que cuelguen y puedan entrar en contacto con productos químicos o fuego.
6. Revisar a la llegada y salida del laboratorio que tanto válvulas de gas como de agua estén cerradas.
7. No está permitido el acceso a los almacenes de reactivos y materiales.
8. Leer varias veces y acatar todas las instrucciones de la práctica, y en su caso atender las expuestas por el profesor.
9. Antes de abandonar el laboratorio dejar limpio el sitio de trabajo y preguntar el destino del material del experimentos, ya sea en el sentido de entregarlo limpio en el lugar del profesor o laboratorista.
10. Material roto o dañado por el alumno debe ser repuesto en el plazo de una semana.
11. Por daño a instalaciones y mobiliario, las sanciones serán de acuerdo al reglamento general de la institución
12. No debe dañarse la integridad física de personas, materiales e instalaciones, por lo que debe respetarse el presente reglamento
13. Alumno que no acate la mencionada reglamentación será sancionado siguiendo los mecanismos especificados por el reglamento general de la institución.
PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES.
1. No ejecutar por ningún motivo acciones de iniciativa personal y por tanto ajenas a la marcha de la práctica, sin antes preguntar, incluye la mezcla no autorizada de productos químicos.
2. No inhalar o llevarse a la boca productos químicos en general, incluyendo alimentos, chicles y caramelos.
3. Antes de encender el mechero, aleja las sustancias volátiles e inflamables.
4. No introduzcas la espátula o la pipeta, dentro de un frasco que tenga sustancias, si no están limpias, así se evita llevar impurezas a los frascos.
5. La inhalación de gases o vapores cuando sea explícitamente recomendada, nunca debe efectuarse por aspiración directa del recipiente; debe llevarse a la nariz con la brisa que pueda llevarse con la mano y a distancia.
6. Nunca succiones una pipeta empleando la boca.
7. El experimento debe ser seguido y supervisado permanentemente, por ningún motivo abandonarlo especialmente en reacción o en presencia de fuego.
8. Evitar derramar productos, en caso de suceder, avisar al profesor o laboratorista.
9. En caso de contacto en las manos o piel lavarse con abundante agua y avisar al profesor.
10. Informar inmediatamente al profesor si ocurre algo extraño en el experimento.
11. No calentar ninguna sustancia si no está indicado.
12. Sólo debe calentarse lo indicado en la práctica, el resto del material debe quedar alejado.
13. Nunca extender el brazo por encima de la flama.
14. Al calentar un tubo de ensayo, dirigir la boca del mismo en dirección contraria a mi persona y nunca hacia otra persona
15. Usar franela, pinzas o guantes de asbesto cuando se manipulen recipientes calientes.
16. Los envases conteniendo sustancias deben permanecer cerrados sino están en uso.
17. No forzar los tampones del equipo especialmente de vidrio, intentar el movimiento de rotación
18. Diluir el ácido añadiendo lentamente el ácido al agua y nunca agua al ácido.
19. No calentar recipientes cerrados.
20. No usar recipientes rotos ni astillados.
21. Limpia perfectamente la mesa de trabajo, con una jerga mojada a fin de no dejar residuos de sustancias que en prácticas posteriores, puedan producirte quemaduras o a tus compañeros.
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LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No. 1 DETERMINACIÓN DE MASAS.
OBJETIVO: Al término de la presente práctica, deberás saber emplear correctamente la balanza granataria y balanza de doble y triple barra.
Material :
Balanza granataria
Balanza de doble y triple barra
Balanza digital
Espátula de acero
NaCl, harina, azúcar.
INTRODUCCIÓN
En el laboratorio químico es necesario conocer o medir el peso de algunas sustancias o líquidos. Para lograr tal fin, se emplea la balanza, la que dependiendo del tipo, puede medir desde decimos de gramo hasta 1500 gramos.
Existe una gran variedad de balanzas, pero las más usuales son las de doble y triple barra. En el desarrollo de esta práctica se procederá a enseñar el manejo de la balanza granataria, balanza de doble y triple barra.
Antes de preceder al manejo de la balanza, es necesario que conozcas cada una de las partes que la componen, a fin de que te familiarices con el manejo de la misma.
· Los tornillos ayudan a su nivelación
· Los platillos donde se depositan las sustancias a determinar su peso
· La canastilla en donde se deposita el platillo
· El brazo de la balanza donde se coloca la canastilla
· El marco de pesas, en donde las pesas vienen en gramos y en miligramos
· Las pinzas que se emplean para sujetar las pesas, lo que evita que la grasa de los dedos se impregne en las pesas y modifique el peso real.
· La palanca o manivela, permite subir o bajar los platillos.
· La aguja, que señala la lectura de la pesada.
Observaciones:
Antes de proceder al manejo de la balanza es conveniente tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
1. Limpiar con una franela el platillo, antes y después de pesar.
2. No tocar con los dedos las pesas.
3. Algunas fórmulas indican soluciones líquidas en gramos (recuerda que los líquidos presentan distintas densidades, por lo que dos líquidos distintos pueden tener el mismo peso, pero diferente volumen). Cuando así se requiera, se deposita un vaso de precipitado en el platillo, se pesa y posteriormente se suma la cantidad requerida en gramos de la sustancia solicitada, y se procede a vaciar el líquido en el vaso de precipitado con ayuda de una pipeta, procurando no derramar el líquido.
4. El mismo procedimiento se sigue para pesar sales.
PROCEDIMIENTO
· A cada equipo se le proporcionará una serie de sobres con diferentes sustancias y con diferente masa.
· Determinar la masa de cada sobre utilizando los dos tipos de balanzas. De ser posible compara tus resultados empleando la balanza digital.
· Registra tus datos en una tabla.
· Compara tus resultados con los reportados por tu profesor.
· Discute con los integrantes de tu equipo y reporten sus conclusiones.
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PRÁCTICA No. 2 MEDIDA DE VOLÚMENES DE LÍQUIDOS
OBJETIVO: Al término de la presente práctica, deberás emplear correctamente los aparatos utilizados en la medición de líquidos.
Material :
Probeta graduada de 100 ml, 250 ml
Vaso de precipitados de 250 ml
Vaso de precipitados de 50 ml
Pipeta graduada de 10 ml
Matraz Erlenmeyer
Matraz aforado de 100 y 250 ml
Pera de goma
Agua
INTRODUCCIÓN
Para medir líquidos se emplean diferentes aparatos volumétricos.
Dependiendo de la cantidad a medir, se pueden utilizar el vaso de precipitados, el matraz Erlenmeyer, el matraz aforado, la probeta graduada, la bureta, y las pipetas graduadas.
La pipeta graduada, la probeta graduada, el matraz aforado y el vaso de precipitados tienen la forma de una columna (cilindro), en ellos los líquidos tienden a formar una curvatura en la parte superior, a la que se denomina menisco.
Este menisco puede apreciarse con mayor claridad cuando la columna que contiene el líquido es delgada.
La lectura se toma en la base del menisco y a la misma altura de nuestros ojos.
Los líquidos en pequeñas cantidades se miden con mayor precisión cuando se emplea la probeta graduada o la pipeta graduada.
BURETAS: se emplean para transferir volúmenes variables de líquidos con precisión, controlándose la salida del líquido mediante una llave. Su uso más extendido lo encontramos en las valoraciones.
PIPETAS: se usan para transferir pequeñas cantidades de líquido con precisión.
PROBETAS: se utilizan para medir volúmenes de líquidos con menor precisión.
VASO DE PRECIPITADOS: usado para contener líquidos u otras sustancias, para disolver algunos productos e incluso pueden llevarse a cabo en él reacciones químicas. Se utilizan para medir volúmenes de líquidos con menor precisión.
MATRAZ ERLENMEYER: se utilizan para medir volúmenes de líquidos con menor precisión. Cerrados con un tapón adecuado podemos conservar un producto volátil. Muy empleado en valoraciones.
MATRAZ AFORADO: utilizado para medir con exactitud un volumen determinado de líquido y guardar las disoluciones preparadas.
PROCEDIMIENTO
Uso de la pipeta graduada:
La pipeta graduada se emplea para medir pequeñas cantidades de un líquido ó para agregar un líquido gota a gota.
Antes de proceder a su uso, rectifica que no esté sucia, ni obturada (tapada), de ser así procede a su limpieza.
Para medir con las pipetas, el líquido se introduce en ellas por succión con una pera de goma. Rápidamente se tapa con el dedo índice y, sin sacarla del líquido, se deja caer lentamente hasta que la tangente del menisco coincida con la marca deseada. No se debe tapar nunca la pipeta con el pulgar.
Por otro lado, cuando se deja caer el líquido, no se debe sacudir la última gota, porque al graduar el fabricante el aparato se ha previsto que esa gota quede dentro.
Por la propia construcción de los aparatos, las medidas de volúmenes de líquidos no pueden ser exactas. Se define sensibilidad de un aparato como la menor variación de una magnitud que se puede medir con él.
Según lo anterior, las medidas se suelen expresar escribiendo junto a la cantidad que se lee con el instrumento, la sensibilidad del mismo. Por ejemplo, si medimos con una probeta cuya sensibilidad es de 1 cm3 un volumen de agua de 63 cm3, la medida podría escribirse: 63 ± l cm3. Al término que acompaña a la medida se llama cota de error o imprecisión.
Práctica:
1. A cada equipo se le proporcionará una serie de frascos con diferentes volúmenes de líquido.
2. El alumno utilizará adecuadamente los diferentes instrumentos para medir líquidos y determinará cuál es el adecuado para reportar el volumen de la forma más exacta posible.
3. Registra tus datos en una tabla que contenga No. de muestra, volumen ( ml, cm3, litros) y nombre del instrumento utilizado (probeta, bureta…etc.).
Fíjate si alguno de los aparatos mostrados da algún dato relacionado con la temperatura y explica el significado que tendrá este dato.
Haz las siguientes medidas (utilizando agua):
Probeta: 54 cm3; 5 ml; 8,2 cm3.
Pipeta aforada: 5.8 ml
Bureta: 17 cm3; 18,2 ml
Matraz aforado: 100 ml; 250 ml.
Averigua la capacidad de una lata de refresco. Expresa correctamente la medida.
Indica cuál o cuáles aparatos utilizarías para realizar las siguientes medidas:
27 cm3; 8,0 cm3; 7,2 ml.
¿Qué volumen tiene una gota de agua?. Diseña un procedimiento para medirlo.
Reporta tus conclusiones.
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PRÁCTICA No. 3 PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE LA MATERIA
DENSIDAD DE SÓLIDOS
OBJETIVOS :
• Determinar la densidad de algunos sólidos utilizando dos métodos diferentes
• Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos es el más exacto para medir la densidad de sólidos.
• Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un sólido.
INTRODUCCIÓN
Las propiedades de la materia se agrupan generalmente en dos amplias categorías: propiedades físicas y propiedades químicas.
Una propiedad física se puede medir y observar sin que la sustancia cambie su identidad o composición. Por ejemplo: la densidad, el punto de fusión y de ebullición, la dureza, la maleabilidad.
Algunas veces una muestra cambia de estado físico, es decir, experimenta una transformación física. En un cambio de estado pueden modificarse algunas de las propiedades físicas de la muestra pero su composición permanece inalterada. Cuando el agua líquida se congela formándose agua sólida (hielo), sin duda el agua parece diferente en muchos sentidos.
En una transformación o reacción química, una o más sustancias se convierten en sustancias nuevas con composiciones y estructura diferentes. La combustión del gas propano en el laboratorio para producir dióxido de carbono y agua es un buen ejemplo de un cambio químico. La clave para identificar una transformación química es observar si hay formación de otras sustancias.
Propiedades extensivas e intensivas
Las propiedades físicas de las sustancias pueden ser clasificadas como propiedades extensivas e intensivas. Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de muestra examinada. El volumen y la masa de una muestra son propiedades extensivas debido a que son directamente proporcionales a la cantidad de materia.
Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de material examinado. El color y el punto de fusión de una sustancia, por ejemplo, son las mismas para una muestra pequeña o para una muestra grande.
Puesto que dos sustancias no tienen propiedades físicas y químicas idénticas a las mismas condiciones, es posible utilizar las propiedades para identificar y distinguir entre sustancias diferentes.
Densidad
La densidad es una propiedad general de todas las sustancias. No obstante su valor es específico para cada sustancia, lo cual permite identificarla o diferenciarla de otras.
La densidad es una propiedad intensiva y su valor depende de la temperatura y de la presión. Se define como la masa de una sustancia presente en la unidad de volumen:
d = m / V (2.1)
Se acostumbra a expresar la densidad de los líquidos y sólidos en g/mL o g/cm3 y la densidad de los gases en g/L.
Principio de Arquímedes
Arquímedes (287-212 A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya forma más común de expresarlo es:
“Todo sólido de volumen V sumergido en un fluido, experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”.
Se cuenta que Arquímedes descubrió el principio tratando de determinar si el oro de una corona que había encargado Hierón, rey de Siracusa había sido parcialmente reemplazado por cobre o plata, metales más baratos.
Dice la leyenda que el principio le vino a la mente mientras se bañaba, lo que le produjo tal exaltación que, sin ponerse la ropa, corrió por las calles gritando EUREKA. Probablemente Arquímedes pensó que si la corona y otro lingote de oro puro de peso idéntico se arrojaban al agua deberían desplazar el mismo volumen de líquido. Sin embargo, durante la investigación encontró que aunque el lingote de oro y la corona pesaban lo mismo en el aire, al sumergirlos en agua la corona pesaba menos que el lingote y por consiguiente la corona era menos densa y ocupaba más volumen. La corona no era de oro puro!
La determinación de la densidad de sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje (E), el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire (ws) y el peso aparente del sólido sumergido en el líquido (wa). El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del sólido sumergido.
E = wdes = ws - wa = VdL (2.3)
donde wdes es el peso de líquido desalojado, V el volumen del sólido y dL la densidad del líquido.
Para la determinación de la densidad pueden emplearse instrumentos basados en el principio de Arquímedes como la balanza de Westphal y los aerómetros.
Materiales y equipo
• Metales en barra : Cu, Al, Latón, Fe.
• Balanza
• Probeta
• Regla
• Calibrador o Vernier
Procedimiento
Determinación de la densidad por el método geométrico
Consiste en pesar el sólido (ws) y medir sus dimensiones (si tiene una forma geomética regular). Si se trata de un paralelipípedo, el volumen corresponde al producto:
V = a x b x c
Donde a, b, c corresponden a las dimensiones.
Si el objeto es cilíndrico V = p r2h, siendo r el radio y h la altura o V = 4/3 p r3 si el objeto es esférico.
Utilizar la regla y el Vernier para tomar los datos de las dimensiones de cada sólido. Con los datos obtenidos se puede calcular la densidad.
Tabla 1 Datos para determinar la densidad por el método geométrico
Determinación de la densidad por el método de la probeta
El sólido se sumerge con cuidado y completamente en una probeta que contiene un volumen exacto de agua (Vo ).
Luego se lee cuidadosamente el volumen final (Vf ). El volumen del sólido corresponde a la diferencia:
V = V = Vf - Vo
con los datos obtenidos se puede determinar la densidad (figura 1).
Método de la probeta :
Tabla 2 Datos para determinar la densidad por el método de la probeta
Cálculos y resultados
Con base en los datos obtenidos, preparar la tabla
Tabla 3. Densidades obtenidas por los diferentes métodos
Discusión y conclusiones
• Comparar los resultados obtenidos en cada método con el valor de la densidad reportada. ¿Cuál de los métodos utilizados dio resultados más exactos? Establecer las posibles causas de los errores y cómo éstos influyen para que un método sea más recomendable que otro.
Preguntas
• ¿Si el volumen ( V) desplazado por el sólido en la probeta es muy pequeño, ¿recomendaría este método para medir la densidad del sólido?
• ¿Qué es el bronce?.
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PRÁCTICA No. 4 MÉTODOS PARA SEPARACIÓN DE MEZCLAS
DESTILACIÓN.
· Separar los componentes de una mezcla líquida mediante la destilación simple.
Material :
1 Mechero
2 Soportes universales
1 tripié
1 malla de asbesto
1 refrigerante
1 vaso de precipitados
1 matraz de destilación
1 termómetro
Mangueras de látex.
INTRODUCCIÓN
Destilación sencilla
Se usa para separar de líquidos con puntos de ebullición inferiores a 150ºC de impurezas no volátiles, o bien para separar mezclas de dos componentes que hiervan con una diferencia de puntos de ebullición de al menos 60-80°C. Mezclas de sustancias cuyos puntos de ebullición difieren de 30-60°C se pueden separar por destilaciones sencillas repetidas, recogiendo durante la primera destilación fracciones enriquecidas en uno de los componentes, las cuales se vuelven a destilar. Para que la ebullición sea homogénea y no se produzcan proyecciones se introduce en el matraz un trozo de plato poroso (o agitación magnética).El líquido que se quiere destilar se pone en el matraz (que no debe llenarse mucho más de la mitad de su capacidad) y se calienta con la placa calefactora ó con ayuda de un mechero. Cuando se alcanza la temperatura de ebullición del líquido comienza la producción apreciable de vapor, condensándose parte del mismo en el termómetro y en las paredes del matraz. La mayor parte del vapor pasa al refrigerante donde se condensa debido a la corriente de agua fría que asciende por la camisa de este. El destilado (vapor condensado) escurre al matraz colector a través de la alargadera. La existencia de una capa de sólido en el fondo del matraz de destilación puede ser causa de violentos saltos durante la destilación, especialmente si se utiliza una calefacción local fuerte en el fondo del matraz. La calefacción de un matraz que lleva cierta cantidad de sólido depositado en el fondo se debe realizar siempre mediante un baño líquido.
PROCEDIMIENTO
En esta práctica destilaremos el refresco de tu preferencia.
Haz el montaje siguiente y comprueba que todas las uniones ajusten bien:
Coloca unos 200 cm3 de refresco en el matraz, junto con unas perlas de vidrio que servirán para regular la ebullición. La goma de entrada de agua irá conectada al grifo; la de salida al desagüe. Abre el grifo, poco a poco, para que circule el agua sin que salten las gomas por la presión.
Una vez que el profesor revise el montaje, ponlo a calentar; fíjate en la temperatura que señala el termómetro cuando empieza a salir líquido por el refrigerante y regula la llama del mechero para que el proceso se mantenga, pero no vaya demasiado deprisa. Detén la destilación cuando la temperatura suba a unos 80ºC.
Observa el aspecto del líquido que caerá en el matraz o vaso de precipitados. ¿Qué es?
Acerca cuidadosamente el liquido y percibe su olor.
Reporta tus observaciones y conclusiones.
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LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No. 5- CRISTALIZACÓN DEL CLORURO DE SODIO Y DEL SULFATO DE COBRE
Utilizar la solubilidad como criterio para purificar un sólido por recristalización.
Observar la diferencia de formas geométricas en el caso de dos sólidos cristalinos.
Material :
Cristalizador ó Cajas petri desechables
Vaso de precipitados de 50 ml
Cloruro de sodio (NaCl)
Sulfato de cobre ( CuSO4)
Agua destilada
Agitador de vidrio
INTRODUCCIÓN
En el proceso de cristalización se obtienen cristales de una sustancia a partir del enfriamiento de disolución sobresaturada de la misma. Este enfriamiento se ha de producir en completo estado de reposo, pues de esta forma se conseguirán grandes agujas cristalinas que pueden volver a ser sometidas al nuevo proceso de recristalización.La cristalización es muy utilizada en la industria farmacéutica como método de purificación de sustancias, ya que en la formación de los cristales quedan excluidos las impurezas que pudieran contener la materia prima. La sustancia deseada se obtendrá cada vez mas pura mediante procesos de recristalización, esto es, disolución de los cristales obtenidos y nueva cristalización de los mismos.
PROCEDIMIENTO
1. Disponer de dos cristalizadores y las sustancias nombradas
2. En un vaso de precipitados disolver en aprox. 100 ml de agua destilada en forma separada y a saturación las sales nombradas.
3. Filtrar los polvos llamados precipitados.
4. Transferir las soluciones a los cristalizadores y dejar reposar por varios días a modo de permitir en forma muy lenta la evaporación del agua de las soluciones.
5. Reporta tus observaciones y conclusiones.
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LABORATORIO DE QUÍMICA IPRÁCTICA No. 6 CROMATOGRAFÍA
OBJETIVO:
Separar los distintos componentes de una mezcla de tintas de un bolígrafo ó plumón.
INTRODUCCIÓN
Los biólogos, médicos y químicos necesitan con frecuencia separar los componentes de una mezcla como paso previo a su identificación.
La cromatografía es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla y en algunos casos identificar estos si es que no se conoce su composición.
Las técnicas cromatográficas son muy variadas, pero en todas ellas hay una fase móvil que consiste en un fluido (gas,ó líquido) que arrastra a la muestra a través de una fase estacionaria que se trata de un sólido o un líquido fijado en un sólido.
Los componentes de la mezcla interaccionan en distinta forma con la fase estacionaria y con la fase móvil. De este modo, los componentes atraviesan la fase estacionaria a distintas velocidades y se van separando. Después de haber pasado los componentes por la fase estacionaria y haberse separado pasan por un detector que genera una señal que puede depender de la concentración y del tipo de compuesto.
La cromatografía es una técnica de separación de sustancias que se basa en las diferentes velocidades con que se mueve cada una de ellas a través de un medio poroso arrastradas por un disolvente en movimiento. Vamos a utilizar esta técnica para separar los pigmentos utilizados en una tinta comercial.
Material necesario
Una tira de papel poroso. Se puede utilizar papel filtro.
Rotuladores o bolígrafos de distintos colores.
Un vaso de precipitados.
10 ml de alcohol
PROCEDIMIENTO
Recorta una tira del papel poroso que tenga unos 4 cm de ancho y que sea un poco mas larga que la altura del vaso.
Enrolla un extremo en un bolígrafo (puedes ayudarte de cinta adhesiva) de tal manera que el otro extremo llegue al fondo del vaso. (ver dibujo)
Dibuja una mancha con un rotulador negro en el extremo libre de la tira, a unos 2 cm del borde. Procura que sea intensa y que no ocupe mucho. (ver dibujo)
Vierte en el fondo del vaso alcohol, hasta una altura de 1 cm aproximadamente.
Sitúa la tira dentro del vaso de tal manera que el extremo quede sumergido en el alcohol pero la mancha que has hecho sobre ella quede fuera de él.
Puedes tapar el vaso para evitar que el alcohol se evapore.
Observa lo que ocurre: a medida que el alcohol va ascendiendo a lo largo de la tira, arrastra consigo los diversas pigmentos que contiene la mancha de tinta. Como no todos son arrastrados con la misma velocidad, al cabo de un rato se ven franjas de colores.
Repite la experiencia utilizando diferentes tintas.
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LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No.7
ESPECTROS ATÓMICOS
OBJETIVOS:
Reconocer la presencia de algunos elementos específicos por el espectro de emisión.
Desarrollar habilidades y destrezas relativas a la observación y manejo del espectroscopio.
Material :
Espectroscopio
Lámparas de emisión de: Hidrógeno, Helio, Neón, Argón.
INTRODUCCIÓN
La luz de una flama en que se calienta una cierta sustancia química puede hacerse pasar por un prisma o una rejilla de difracción, pero sólo será posible observar delgadas líneas coloridas, en vez del espectro continuo que se aprecia cuando se hace pasar luz blanca a través del prisma. Cada línea corresponde a la luz de energía y frecuencias definidas. El patrón específico de líneas coloridas o frecuencias específicas que emite cada elemento es un propiedad específica del mismo, que puede utilizarse para identificarlo. Un instrumento que se conoce como espectroscopio permite observar este espectro.
Los científicos han utilizado los espectros de líneas para establecer la composición química de las estrellas y de la atmósfera de los planetas. Hasta hace poco, todo lo que se sabía acerca de éstos cuerpos celestes debía deducirse del análisis de la luz.
Durante el eclipse solar de 1868, Pierre Jansen, astrónomo francés, identificó una línea nueva en el espectro solar cuya causa era la presencia del elemento helio, hasta entonces sin descubrir en la tierra.
PROCEDIMIENTO
Observar a través del espectroscopio la luz de diferentes fuentes, iniciando con la de hidrógeno y describir cuidadosamente su estructura anotando las líneas a colores.
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LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No. 8
COLORACIONES A LA FLAMA
OBJETIVO:
Al finalizar la presente práctica sabrás identificar a los metales por su color a la flama.
Material :
Cajas petri desechables
Alambre de platino o de Nicromel
Vaso de precipitados de 50 ml
Mechero Bunsen
10 ml de HCl
En cada caja Petri:
2 gramos de los siguientes cloruros ó nitratos: Li, Na, Ba, Ca, Sr, K, Ag, Sr, Cu
INTRODUCCIÓN
Para determinar los elementos contenidos en una sustancia se requiere de un análisis que permita conocer la composición química de la muestra.
Existen ensayos muy sensibles que permiten identificar a los elementos de una sustancia utilizando reacciones por vía humeda o por vía seca.
El primero de ellos consiste en calentar un alambre, el que posteriormente se moja en HCl, y después se lleva a la sustancia a analizar a fin de que se adhieran algunos granos en la punta del alambre de platino, ya preparada la sustancia a analizar se acerca a la flama donde adquirirá colores que revelan la presencia del elemento investigado ya que algunos metales al transformarse en vapores colorean a la flama de ciertos colores que permiten identificarlos.
La industria de la pirotecnia para producir una gama de colores en los fuegos artificiales aprovecha esta propiedad así como la combinación de éstas sales.
PROCEDIMIENTO
Calienta al rojo vivo la punta del alambre de platino, y posteriormente introdúcelo dentro del vaso de precipitado que contiene HCl. Repite la misma operación hasta que la punta del alambre de platino no presente ninguna coloración.
Moja nuevamente el alambre de platino en el HCl e impregna su punta en la primera sal, cloruro o nitrato de litio., de tal forma que solo sean unos cuantos cristales.
Acerca el alambre de platino con la sustancia a la flama del mechero y observa el color que produce. Regístralo en un cuadro de observaciones.
Limpia el alambre de platino (se repite el primer proceso) y posteriormente repite los procesos siguientes observando ahora el color producido con las diferentes sales.
Anota en el cuadro de observaciones el color que cada sustancia presenta.
INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA A.C.
LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No. 9 ELABORACIÓN DE UNA PASTA DENTAL
Material :
25 g de glicerina
30 g de carbonato de calcio
3 ml de agua destilada
0.1 g de bórax
0.1 g de lauril sulfato de sodio
0.1 g de benzoato de sodio
1 ml de alcohol etílico
5 gotas de esencia de menta
PROCEDIMIENTO
· En un frasco de vidrio coloca 25 g de glicerina y 30 g de carbonato de calcio y mézclalos perfectamente con un agitador hasta obtener una consistencia homogénea.
· Disuelve en otro vaso 3 ml de agua, con 0.1 g de bórax, 0.1 g de lauril sulfato de sodio, 0.1 g de benzoato de sodio y mezcla bien todos éstos componentes. Agrega esto a la mezcla anterior (de glicerina y carbonato).
· Agrega a éste vaso 1 ml de alcohol etílico y 5 gotas de esencia de menta.
· Si la mezcla queda un poco aguada, agrega un poco de carbonato de sodio hasta alcanzar la consistencia deseada.
· Envásala en una bolsita de polietileno.
INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA A.C.
LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No.10 Oxidación de Metales y No Metales
Objetivo:
- Observar la participación del Oxígeno en el proceso de combustión
Procedimiento
- Corta un pedazo de cinta de magnesio, prénsala con las pinzas para tubo, acércala a la flama. Al terminar la reacción observa el residuo.
- En un vaso de precipitado que contenga 10 ml de agua, agrega el residuo obtenido en la reacción anterior, agita la solución y agrega 5 gotas de fenolftaleína. Observa la coloración obtenida.
Resultados.
- Al poner el magnesio en contacto con la flama ¿con qué elemento reacciona?
- ¿qué compuesto se forma en la primera reacción?
- Escribe la ecuación balanceada de la reacción:
- ¿qué tipo de reacción se originó?
- ¿qué compuesto se obtuvo en la segunda reacción?
- Escribe la ecuación balanceada de la reacción:
SEGUNDA PARTE :
- Coloca un poco de azufre en una cucharilla de combustión; acércala a la flama del mechero y observa.
- En un matraz Erlenmeyer que contenga 50 ml de agua, introduce la cucharilla de combustión con el azufre ardiendo (aparición de una flama color violeta), sin que toque el agua; cubre el frasco con un tapón de hule.
- Al cabo de unos 3 minutos, saca la cucharilla del frasco, tápalo bien y agita para que reaccione el gas obtenido con el agua.
- posteriormente agrega 5 gotas de anaranjado de metilo y observa la coloración.
Resultados:
1. Coloración obtenida:
2. ¿Esta coloración identifica ácidos ó bases?
3. ¿Qué compuesto se forma en la reacción número 1?
4. ¿Qué compuesto se forma en la reacción número 3?
5. Escribe una ecuación balanceada para la reacción.
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LABORATORIO DE QUÍMICA I
PRÁCTICA No. 11 OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO Y OXÍGENO
Objetivos:
Observar el comportamiento de una reacción de sustitución simple
Observar el comportamiento de una reacción de descomposición con la presencia de un catalizador.
Material :
Cuba hidroneumática
Tubo de ensayo
Matraz Erlenmeyer
Tapón de hule con manguera
Zinc en granalla
Ácido clorhídrico
MnO2
Agua oxigenada (H2O2)
Pajilla de madera.
INTRODUCCIÓN
Desde un punto de vista general se pueden postular dos grandes modelos para las Reacciones Químicas: Reacciones ácido-base (sin cambios en los estados de oxidación) y reacciones Redox (con cambios en los estados de oxidación). Sin embargo, podemos estudiarlas teniendo en cuenta que ellas pueden ser:
Reacción de síntesis:
Elementos o compuestos sencillos se unen para formar un compuesto más complejo.
A+B → AB
Reacción de descomposición:
Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos.
AB → A+B
Reacción de desplazamiento simple:
Un elemento reemplaza a otro en un compuesto.
A + BC → AC + B
Reacción de doble desplazamiento:
Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.
AB + CD → AD + CB
Procedimiento:
En un matraz Erlenmeyer , añadir una pequeña cantidad de Zinc en granalla con una cucharilla o espátula, añadir 10 ml de HCL, tapar con un tapón de hule y manguera, dirigir el gas producido a un tubo de ensaye invertido colocado en una cuba hidroneumática.
Cuando el agua del tubo de ensaye se haya desplazado totalmente, retirar el tubo de la cuba hidroneumática, acercar con mucho cuidado una pajilla de madera encendida.
Reacción : Zn + HCl _____________+_____________
¿Qué gas se ha desprendido? Hidrógeno u oxígeno?
Menciona algunas características del gas que obtuvimos en esta reacción
¿A qué tipo de reacción pertenece?
En otro matraz Erlemeyer coloca 30 ml de H2O2, , añade una pequeña cantidad de MnO2 con una espátula, tapa un con tapón de hule y manguera; dirige el gas producido a un tubo de ensaye invertido colocado en una cuba hidroneumática.
Cuando el agua del tubo de ensaye se haya desplazado totalmente, retirar el tubo de la cuba hidroneumática, acercar con mucho cuidado una pajilla de madera con un punto de ignición.
Reacción : H2O2 _____________+_____________
MnO2
¿Qué gas se ha desprendido? Hidrógeno u oxígeno?
Menciona algunas características del gas que obtuvimos en esta reacción
¿A qué tipo de reacción pertenece?
