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1
Manual de Laboratorio de Qumica I
Recopilado por:
Lic. Luis A. Rojas Montealegre
2
TABLA DE CONTENIDOS
..................................................................................................................................................... 1
II. REGLAS DE SEGURIDAD PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO ................................................... 3
III NORMAS PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO .......................................................................... 4
IV.NORMAS PARA DESCARTAR LOS RESIDUOS ............................................................................... 5
Laboratorio 1: Operaciones Fundamentales de Laboratorio .......................................................... 6
Laboratorio 2: El Quemador Bunsen y su llama ............................................................................ 13
Laboratorio 3: Estudio de las Propiedades de la Materia ............................................................. 19
Laboratorio 4: Estudio de la densidad .......................................................................................... 24
Experimento 4b: Estudio de la densidad (virtual) (SI EL PROFESOR LE PARECE) .......................... 30
Laboratorio 5: Ley de las proporciones definidas ......................................................................... 33
Laboratorio 6: Serie de actividad de los metales. ........................................................................ 36
Laboratorio 7: Disoluciones que conducen electricidad. .............................................................. 40
Laboratorio 8: Cambios Qumicos ................................................................................................. 43
Laboratorio 9: Termoqumica, Termodinmica52
Experimento 10: El cobre y sus sales ............................................................................................ 64
Experimento 11: Hidrgeno .......................................................................................................... 67
Laboratorio 12: Amoniaco ............................................................................................................. 70
Laboratorio 13: Geometra Molecular .......................................................................................... 75
3
I.INTRODUCCIN
En un laboratorio qumico es absolutamente necesario establecer ciertas normas de conducta de
cuyo cumplimiento dependen el orden en el trabajo, la comodidad y la seguridad de todos los que
en l trabajan.
A continuacin se establecen reglas generales de laboratorio que deben cumplirse cuidadosamente
para que el trabajo experimental resulte conveniente individual y colectivamente.
II. REGLAS DE SEGURIDAD PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO
1. Usar siempre lentes de seguridad.
2. Usar gabacha larga con manga larga, preferiblemente de algodn.
3. No usar faldas, shorts o zapatos abiertos. Las personas de cabello largo debern sujetarlos mientras
permanecen en el laboratorio.
4. No fumar, comer o beber en el laboratorio. Lavarse bien las manos al salir del lugar.
5. Al ser designado para trabajar en un determinado laboratorio, es muy importante conocer la
localizacin de los accesorios de seguridad.
6. Antes de usar reactivos no conocidos, consultarla bibliografa adecuada e informarse sobre como
manipularlos y descartarlos.
7. No devolver los reactivos a los frascos originales, aunque no hayan sido usados. Evitar circular con
ellos por el laboratorio.
8. No usar ningn instrumento para el cual usted no ha sido entrenado o autorizado a utilizar.
9. Verificar el voltaje de trabajo del instrumento antes de conectarlo. Cuando los instrumentos no estn
siendo usados deben permanecer desconectados.
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10. Usar siempre guantes de asbesto, para el aislamiento trmico, al manipular material caliente.
11. Nunca pipetear lquidos con la boca. En este caso usar peras de plstico o trompas de vaco.
12. Manejar, cuidadosamente con prensas u otros utensilios, los objetos calientes y colocarlos siempre
sobre una lmina de asbestos.
III NORMAS PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO
1. Mantener siempre limpias las mesas y aparatos de laboratorios
2. No colocar sobre las mesas de trabajo las prendas personales y libros, excepto el cuaderno de
laboratorio.
3. Colocar en la mesa de trabajo solo aquellos utensilios que sean indispensables para la realizacin
de la prctica.
4. Inmediatamente despus de utilizar retornar a su lugar los frascos de reactivos.
5. No tomar los reactivos de otras mesas, usar los asignados a su mesa de trabajo.
6. Manejar con cuidado los reactivos qumicos especialmente los que son an ms peligrosos.
7. Al calentar una sustancia en un tubo de ensayo, no dirija la boca del tubo hacia sus compaeros o
hacia usted mismo.
8. Cuando trabaje con sustancias inflamables, asegurarse antes de que no hay llamas en su
proximidad.
9. Tomar muchas precauciones cuando necesite detectar el olor de una sustancia. Ventile
suavemente hacia su nariz (moviendo la mano sobre la boca del recipiente) los vapores de la
sustancia y no aproxime su nariz directamente.
10. No probar nunca una disolucin o sustancia a menos que tenga permiso del profesor.
11. Verter siempre los cidos concentrados (especialmente el cido sulfrico) sobre el agua con sumo
cuidado. No realice jams la operacin inversa (o sea agregarle agua al cido) puede producir
calentamiento sbito con salpicaduras de cido.
12. En caso de heridas o quemaduras informe a su asistente. En el caso de salpicaduras con sustancias
qumicas lvese lentamente con agua en abundancia; enjuguese si la sustancia entr en su boca,
informe inmediatamente despus a su asistente o profesor.
13. Al terminar la sesin de laboratorio asegurarse de que la mesa quede limpia y de que las llaves del
gas y del agua queden perfectamente cerradas.
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14. Los utensilios, aparatos y reactivos son muy caros; usted tiene la obligacin de cuidarlos y no
desperdiciar nada. La Universidad espera la colaboracin de todos sus estudiantes.
15. La ltima persona en salir del laboratorio, debe dejar todo apagado desenchufado.
IV.NORMAS PARA DESCARTAR LOS RESIDUOS
1. Los residuos acuosos cidos o bsicos deben ser neutralizados antes de ser descartados, y solo
despus de esto podrn ser descartados.
2. Los metales pesados, metales alcalinos y de otros residuos, se descartan en los recipientes
designados para ello.
3. Los residuos slidos en el basurero.
4. Las sustancias orgnicas como disolventes u otros en diatomita.
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Laboratorio 1: Operaciones Fundamentales de Laboratorio
Materiales Equipo
Sal (NaCl), agua destilada, arena
Balanza, esptula acanalada, papel de
filtro, embudo, bureta, pipeta, probeta,
beaker, mechero Bunsen, cuadro de
cedazo con asbestos, soporte, prensa
universal , agitador de vidrio.
Objetivos
Aprender a utilizar correctamente un mechero y una balanza granataria.
Aprender a leer volmenes con el equipo volumtrico bsico.
Utilizar los mtodos de filtracin y evaporacin para separar mezclas.
Observar el proceso de destilacin simple.
Introduccin
Para trabajar eficientemente en un laboratorio, es necesario conocer el nombre del equipo con el que
se trabaja, su correcta manipulacin, as como informacin importante sobre ellos; para lograr este
objetivo es necesaria la experiencia en el laboratorio.
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En el tema de operaciones fundamentales de laboratorio se dan una serie de pasos muy importantes
para el desarrollo del programa de laboratorio, por ejemplo se pueden citar varios procedimientos
como:
El pesado de los materiales.
Usted aprender a utilizar la balanza granataria (figura 1.1), que es un equipo utilizado para medir
masas, procedimiento que puede realizarse directamente o por diferencia y al que est ligada una
incertidumbre I.
La medida de sustancias lquidas
En esta prctica usted tambin aprender a leer el menisco en un aparato volumtrico, como una
probeta o una bureta. Para esto es necesario que coloque el recipiente con el menisco a la altura del
ojo, como se muestra en la figura 1.2, ya que si se coloca por encima o por debajo de la lnea de
visin, la lectura ser errnea. II.
IIncertidumbre: es la dispersin de los valores obtenidos por el instrumento utilizado.
II El error generado se llama error de paralaje.
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Por otro lado, se har una evaluacin comparativa de la sensibilidad que tienen el beaker, la probeta
y la bureta (ver figura 1.3) para medir lquidos. En este experimento se espera que la experiencia pueda
ser utilizada por el estudiante para inferir comportamientos en otros equipos. En la parte experimental,
se observar que dependiendo del equipo volumtrico, la medida de volumen variar debido a la
precisin que presente cada uno de los instrumentos. Los ms precisos que se usarn en el laboratorio
son la probeta y la bureta, siendo esta ltima, la ms precisa en medir un volumen. En el siguiente link
se encontrar con mayor detalle los equipos ms usados en el laboratorio
(http://www.youtube.com/watch?v=NiZkVskG2oo&feature=related).
La bureta es uno de los equipos volumtricos que presenta ms cuidados al momento de ser usado,
es por ello que es indispensable conocer los pasos a seguir para el correcto uso, los cuales se detallan
en el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=YP6p1K3YiUA.
Los equipos volumtricos adems de medir un volumen pueden ser usados para contener o verter un
volumen. Los equipos para contener son aquellos donde se puede almacenar un lquido durante un
determinado tiempo como un erlenmeyer, baln aforado, entre otros. Los equipos para verter son lo
que se usan para medir un volumen como bureta, probeta, entre otros.
Separacin de mezclas: existen dos tipos como son las homogneas y heterogneas.
Filtracin y evaporacin: Este mtodo se utiliza para separar mezclas heterogneas. (Figura 1.4)
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Fig. 1.4 Filtracin de una muestra heterognea liquida
Destilacin: es un procedimiento de separacin de mezclas homogneas o
disoluciones, basado en los puntos de ebullicin de las sustancias. Se ver la destilacin simple que es
una tcnica para separar un lquido en una mezcla.
En ocasiones es muy importante e imprescindible conocer si una sustancia es cida o bsica y para
ello existen una gran cantidad de equipos y sustancias, pero el ms sencillo es el papel tornasol, el cual
es un papel impregnado de tornasol (sustancia encontrada en especies de lquenes). Existen dos tipos
de papel, uno de color rojo y otro color azul, el cual se utiliza para determinar sustancias bsicas o
alcalinas y sustancias cidas, respectivamente (Figura 1.5). III
III Para determinar fcilmente el papel tornasol a usar si la disolucin es cida relacione las
primeras vocales: cidas-Papel tornasol Azul.
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PROCEDIMIENTO
A) Medida de la masa de una sustancia
Observe y analice una balanza ya sea de dos platos o digital. De acuerdo a la explicacin previa del
asistente sobre su uso.
Coloque un beaker de 50 ml vaco y lo pesa, luego agregue una cantidad pequea de arena y vuelva
a pesar. La diferencia entre estas dos medidas es el peso de la arena.
Peso del beaker con arena (g)
Peso del beaker vaco(g)
Peso de la arena(g)
Resultados:
Es siempre necesario hacer las mediciones por diferencia? Explique.
Varan las masas del objeto cuando las miden personas diferentes? A qu se debe este fenmeno?
B) Medida de lquidos
I. Lectura del menisco: coloque aproximadamente 8 mL de agua en una probeta de 10 mLy lea el
volumen. Para esto, coloque la probeta a 3 alturas diferentes como se muestra en la figura 1.2 y anote
su lectura. Repita el procedimiento utilizando ahora una bureta.
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Posicin Probeta (mL) Buretra (mL)
II. Medicin de volmenes: utilizando agua destilada mida 25 mL con una bureta, anote el dato.
Traslade el lquido a una probeta y vuelva a medir el volumen.
Finalmente, traslade ese mismo lquido a un beaker y vuelva a medir el volumen del lquido. Debe
medir el mismo lquido en los tres recipientes?
Recipiente Volumen (mI)
Beaker
Probeta
Buretra
Resultados:
Por qu vara la lectura del menisco al cambiar la posicin del equipo volumtrico?
Cul es la forma adecuada de leer un volumen en una bureta?
Cul de los equipos utilizados da una lectura ms exacta del volumen del lquido? Defina precisin y
exactitud.
C) Separacin de mezclas
I. Filtracin y evaporacin.
Tome10 gramos de una mezcla 50:50 de arena y cloruro de sodio. Agregue 20 mL de agua medidos
con una probeta. Prepare el papel de filtro, doblndolo a la mitad y luego de nuevo hasta que quede
en forma de abanico. Empleando un embudo de espiga coloque el papel de filtro, realice la filtracin
de la mezcla, reciba el filtrado en una cpsula de porcelana limpia, seca y previamente pesada.
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Coloque la cpsula con el filtro sobre un cuadro de cedazo con asbesto y caliente con el mechero
de Bunsen hasta lograr la evaporacin del lquido y que el contenido quede hasta sequedad. Observe
el residuo de la mezcla. Deje enfriar y pese la cpsula con su contenido. Obtenga el peso de la sal
recuperada.
Peso de la cpsula con el filtrado (g)
Peso de la cpsula sola(g)
Peso de la sal(g)
Resultados
Qu tipo de mezcla (homognea o heterognea) es la usada en este experimento?
Por qu debe usted pesar la cpsula fra y no caliente?
II. Destilacin simple: se suele utilizar un equipo como el que se muestra seguidamente (demostrativo):
Se estar efectuando una destilacin de una disolucin de Sulfato de Cobre (CuSO4).
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Observe y conteste las preguntas las siguientes en el informe de laboratorio.
La disolucin de sulfato de cobre es de color:_________________________________
El destilado es de color:__________________________________________________
Explique la diferencia de color entre el destilado y la disolucin de sulfato de cobre.
Se puede separar por destilacin simple cualquier mezcla de lquidos? Explique.
Qu son ncleos de ebullicin?
Por qu es necesario colocar los ncleos en el baln de destilacin?
Laboratorio 2: El Quemador Bunsen y su llama
Materiales Equipo
Fosforos Quemador Bunsen, tubos de ensayos,
pinzas, erlenmeyer y probeta.
Objetivos
Estudiar el quemador de Bunsen como fuente de calor en el laboratorio.
Ilustrar el fenmeno de la combustin.
Introduccin
El quemador de Bunsen constituye una fuente de calor en el laboratorio y su estudio revela aspectos
interesantes del proceso de combustin.
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La vlvula reguladora sirve para graduar la entrada del gas combustible que puede ser metano,
propano o butano (en Costa Rica se usa una mezcla de propano y butano).
Los laterales regulan, segn la apertura que tengan, la entrada de aire; el aire contiene
aproximadamente 20% de oxgeno que acta como comburente. Al encender el gas con un palillo
de fsforo o con un encendedor, pueden ocurrir simultneamente las siguientes reacciones entre el
gas propano y el oxgeno:
Cuando las entradas de aire permiten que entre suficiente oxgeno la reaccin (1) ocurre
preferentemente; la llama no es luminosa y tiene un color gris azulado; se distinguen varias zonas.
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En el caso que la entrada de aire est restringida, no hay suficiente oxgeno y la combustin no es
completa, ocurre la reaccin (3). El hidrgeno de la molcula de propano se quema todo y forma
agua pero el carbono de la molcula no se quema y como es slido, se pone incandescente con el
calor produciendo una luminosidad amarilla.
Cuando el carbono incandescente de la llama se enfra en contacto con una superficie fra se
deposita en forma de humo negro, este producto se utiliza en la fabricacin de cosmticos y betn
negro. La reaccin (2) ocurre cuando hay una fuente intermedia de oxgeno, resultando el carbono
oxidado a monxido de carbono solamente, CO (gas muy venenoso).
La llama de una vela de cera tiene muchas semejanzas con la del quemador de
Bunsen. Una vela encendida puede servir para probar la capacidad de observacin y descripcin
cientficas del estudiante.
Ponga a continuacin mucha atencin!
Para encender el mechero se debe:
1. Asegurarse que la entrada de aire y de gas del mechero estn totalmente cerrada.
2. Abrir la llave de paso principal de gas de la mesa de trabajo que se encuentra en la parte superior
de la pila.
3. Posteriormente, abrir la llave de paso que est junto a cada mechero.
4. Encender un fosforo o encendedor y acercarlo al can del mechero.
5. Abrir muy lentamente la vlvula reguladora de gas del mechero hasta que encienda la llama color
amarilla.
6. Si se desea la llama de color azul, abrir la llave de entrada de aire.
En el caso que se abra mucho la entrada de aire y la entrada de gas este poco abierta, el mechero
se apagar. Si se da este caso cuidado, no nuevamente el mechero! porque puede producirse una
gran llama. Se deben cerrar la vlvula de entrada de gas y la llave del aire del mechero. Una vez que
se est seguro que las llaves estn cerradas se inicia con los pasos anteriores para encender el
mechero Bunsen.
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El mechero en el laboratorio puede tener muchos usos como en la calcinacin IV, como fuente de
calor, entre otros. En el caso de la calcinacin (Figura 2.2) se debe utilizar un anillo de acero, triangulo
de porcelana y mechero Bunsen. En el caso de calentar agua se debe usar el cedazo de asbesto,
anillo de acero o trpode y el mechero (Figura 2.2b).Tome en cuenta este ltima aplicacin ya que se
estar empleando con frecuencia en el laboratorio.
PROCEDIMIENTO
A) El Quemador de Bunsen
Conecte el quemador de Bunsen con la llave del gas por medio de una manguera de hule. Cierre la
entrada de aire del quemador. Encienda un fsforo o encendedor, aproxmelo a la salida del can
e inmediatamente abra la vlvula de entrada de gas lentamente. Observe la llama luminosa.
Con la ayuda de una pinza para crisol sostenga sobre la salida del can, por unos segundos, una
cpsula de porcelana fra. Examine el depsito negro que se forma en la cpsula.
IV Calcinacin: proceso de varios ciclos de calentamiento a temperatura elevada para provocar la descomposicin trmica
o un cambio de estado en su constitucin fsico o qumica
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Abra poco a poco la entrada de aire del quemador. Observe el cambio de color de la llama. Observe
las zonas caractersticas de la misma.
Coloque un palillo de fsforo acostado sobre la boca del tubo de quemador.
Observe como se quema.
Posteriormente, sostenga una esquina de cedazo (no cubierta por el asbesto) sobre la llama; baje el
cedazo hasta tocar la llama y trate de que la llama pase por el cedazo.
Resultados
Por qu es luminosa la llama cuando las entradas de aire estn cerradas?
Qu le sucedi a la cpsula fra de porcelana? Explique por qu.
Explique por qu cambia la luminosidad al abrir las entradas de aire.
En qu forma se quema el palillo de fsforo que se coloca acostado sobre el
can del quemador? Explique.
Por qu la llama tiene forma cnica?
Qu sucede cuando se coloca el cedazo entre la llama?
B) Calentado tubos de ensayo
Llene con agua una tercera parte de un tubo de ensayo de 100 x 10 mm, sosteniendo el tubo con una
pinza para tubos por su parte superior, caliente el tubo con la llama azul del mechero. Asegrese de
que no est apuntando hacia su persona o a otro compaero. Tenga cuidado de que la llama no
toque la pinza (el metal se calienta muy rpidamente y pude quemar su mano).
El calentamiento debe ser suave retirando el tubo de la llama y volvindolo a poner de modo que
nunca se llegue a una ebullicin violenta. Repita varias veces para asegurarse de que le ha tomado
confianza a la tcnica.
Cuestionario
1) Qu gas se usa en el laboratorio?
2) Ni el propano, ni el butano tienen olor, por qu huele el gas de laboratorio?
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3) De qu color est pintada en el laboratorio la tubera que conduce el gas?
4) Qu reaccin ocurre cuando la llama es luminosa?
5) Qu reaccin ocurre cuando la combustin es ms completa?
6) Qu es lo que sucede cuando un quemador se cala?
7) Qu es a) combustin, b) combustible y, c) comburente?
8) Cmo es que la corriente elctrica genera energa calrica en un calentador elctrico, por
ejemplo en el disco de la cocina?
9) Cmo se puede hervir agua ms rpidamente, con un quemador de Bunsen o con un calentador
elctrico? Por qu?
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Laboratorio 3: Estudio de las Propiedades de la Materia
Materiales Equipo
Lana de hierro (Fe), carbn vegetal
pulverizado , nitrato de potasio slido
(KNO3) y disolucin de cido
clorhdrico (HCl(ac)) 6 mol/L.
Imn, tubos de ensayo, probeta, vidrio
de reloj, papel de filtro y embudo.
Objetivos
Estudiar algunas propiedades especficas de los elementos y los compuestos.
Comprobar que estas propiedades se conservan cuando los elementos o los compuestos se mezclan
con otros.
Hacer la separacin de una mezcla con base en las propiedades fsicas de sus componentes.
Introduccin
Los elementos y los compuestos tienen propiedades fsicas tales como color, olor, solubilidad en agua
o en otros disolventes, el efecto del imn y densidad, que son caractersticas de cada uno. Es posible
determinar en forma sencilla estas propiedades fsicas y a su vez utilizarlas en la identificacin de las
sustancias. El olor, el color y el efecto del imn se observan fcilmente. La solubilidad y la densidad
pueden determinarse cualitativamente observando por ejemplo si una sustancia se disuelve o no en
agua, si flota o se precipita.
Mediante procedimientos menos sencillos se puede determinar exactamente cunto se disuelve una
sustancia en un volumen dado de disolvente y determinar tambin el valor numrico de la densidad;
estas dos determinaciones corresponderan a procesos cuantitativos.
Los componentes de una mezcla, en general conservan sus propiedades fsicas, algunas de ellas como
la solubilidad pueden servir para separar esos componentes.
Por ejemplo, al calentar a muy alta temperatura el hierro o el azufre por separado, no se produce
cambio qumico, es decir, no reacciona ninguno de los dos con el oxgeno o con el nitrgeno del aire
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que es el medio en que se encuentran; tampoco reaccionan con el vidrio del tubo de ensayo o con
la porcelana del crisol en que se calientan. Pero si se calientan juntos entonces reacciona uno con el
otro formando un compuesto. Este fenmeno constituye un ejemplo de propiedades qumicas que se
observan durante un cambio qumico.
PROCEDIMIENTO
A) Propiedades del hierro
Examine un poco la lana de hierro; note su color y olor. Observe el efecto del imn sobre el hierro.
Aada 0,3 g de lana de hierro a 5 ml de agua en un tubo de ensayo.
Note si es ms pesado o liviano que el agua. Agite el tubo y observe si el hierro se disuelve en agua.
Decante V el lquido del tubo de ensayo y posteriormente agregue a este mismo 5
ml de disolucin acuosa de cido clorhdrico 6 mol/L, caliente pero no hierva, note si ocurre alguna
reaccin y escriba la ecuacin en el cuadro 3-1. Nombre las sustancias formadas en la reaccin,
describa el olor del gas que se desprende; si el H2 es inodoro
Cmo explica el olor obtenido (si lo hubo)? VI
Resultados
Copie el cuadro 3.1 en su libreta de laboratorio y anote ah los resultados de las propiedades qumicas
y fsicas obtenidas para el hierro.
Cmo podra usted asegurarse de que el hierro no se disolvi todo en agua?
B) Propiedades del carbn
Repita paso a paso el procedimiento seguido en la parte A) pero utilizando carbono (carbn vegetal)
en lugar de lana de hierro. Al ensayar la solubilidad filtre y observe el filtrado.
VDecantar: mtodo mecnico de separacin de mezclas heterogneas, en donde se
deja reposar el slido y posteriormente se descarta muy lentamente el lquido sin perdidas
de slido. Ver video en http://www.youtube.com/watch?v=mBT-
G_HKzgM&feature=related
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VI Para oler una sustancia en un tubo de ensayo, ventile los vapores hacia su nariz, no debe acercar el tubo a la nariz.
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Resultados
Tabule los resultados en el cuadro 3.1. Reacciona el carbn con el HCl?
C) Propiedades del nitrato de potasio
Repita paso a pasos el procedimiento seguido en la parte A) pero omita la adicin de disolucin de
HCl 6 mol/L. Al tratar de disolver en agua, note la temperatura del tubo.
Resultados
Tabule los resultados en el cuadro 3,1 Not usted algn cambio en la temperatura del tubo al disolver
el nitrato de potasio en agua? Explique Se disolvi completamente el nitrato de potasio en el agua
al calentar?
D) Ensayo y separacin de una mezcla de carbn, hierro y nitrato de potasio.
Tome una cantidad pequea de la mezcla de carbn vegetal, lana de hierro y nitrato de potasio y
ensaye con el imn, escriba sus observaciones. Coloque un gramo de la mezcla en un tubo de ensayo
y agregue 5 ml de disolucin de HCl. Caliente suavemente. Investigue el color del gas que se
desprende. Coloque un gramo de la mezcla en un tubo de ensayo y agregue 5 ml de agua destilada.
Agite bien y filtre. Recoja la disolucin obtenida al filtrar en un beaker de 50 mL, caliente suavemente
para evaporar el agua, examine los residuos en el beaker y en el papel filtro.
Resultados
Cul es el efecto del imn? Qu sucede al agregar HCl? Escriba la ecuacin. Qu olor tiene el gas
que se desprende? Explique. Qu componente de la mezcla se disuelve en el agua? Cambiaron
las propiedades de los elementos al formar ellos una mezcla?
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CUADRO 3-1 TABULACIN DE LAS PROPIEDADES OBSERVADAS
Propiedades Hierro Carbn Nitrato de potasio
Olor
Color
Efecto del imn
Solubilidad en
agua
Reaccin con el
HCl
Ms o menos
pesado que el
agua
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Laboratorio 4: Estudio de la densidad
Materiales Equipo
Mrmol, cobre, zinc, hierro, aluminio, 5 g
de una sustancia slida que el
estudiante traer a la prctica,
hidrgeno carbonato de sodio slido
(NaHCO3), H2SO4, 0,1 mol/L.
Opcional: traer una alka-seltzer.
Buretas, prensas para buretas, balanzas
Objetivos
Utilizar uno de los mtodos para determinar la densidad de slidos insolubles en agua y ms pesados
que sta.
Determinar la densidad de un lquido y un gas.
Demostrar la importancia limitada que la densidad tiene en la identificacin de sustancias.
Introduccin:
La relacin que existe entre la masa y el volumen se conoce como la densidad y matemticamente
puede expresarse como:
P= m / V , en donde es la densidad, m es la masa y V es el volumen.
Se dice que el oro es ms denso que el aluminio y que el corcho, puesto que tomando el mismo
volumen de cada uno, la masa del oro es mayor que cualquiera de las otras dos.
La densidad es una propiedad fsica caracterstica de cada sustancia como tal, ayuda a identificar o
a describir la sustancia. En el sistema mtrico decimal, densidad es la relacin de la masa expresada
en gramos y el volumen expresado en centmetros cbicos (g/cm3) o mililitros (g/mL). En el sistema
ingls, ya obsoleto, se expresa en libras por pie cbico (lb/pie3)
La densidad de los gases se determina a condi
por ser un nmero muy pequeo generalmente se expresa en gramos por litro, as la densidad del aire
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es de 1.293 g/L y la densidad del oxgeno es de 1.429 g/L a TPN (a temperaturas y presiones normales).
La densidad de un lquido tambin vara con la temperatura pero esa variacin es mucho menor que
en los gases, es necesario especificar siempre la temperatura a la cual se midi la densidad de un
lquido mientras que la presin no es un dato de importancia en la densidad de un lquido. La densidad
su estado slido ocupa mayor volumen (menor densidad) que el lquido, debido a las interacciones
menos expansibles con el aumento de temperatura, pero no debe omitirse mencionar la temperatura
a la cual se mide su densidad.
Se llama peso especfico a la relacin entre el peso de un cuerpo y su volumen; matemticamente se
expresa:
P.E = P/V, donde P.E significa peso especfico, P significa peso y V significa volumen en centmetros
cbicos.
Puede entonces apreciarse que la diferencia entre densidad y peso especfico se basa en la diferencia
que existe entre peso y masa; ahora bien, para los efectos prcticos y usos corrientes, la masa se
expresa en gramos por lo que peso especfico y densidad se igualan.
Se denomina densidad relativa, peso especfico relativo o gravedad especfica, la relacin entre el
peso de un volumen dado de una sustancia y el del mismo volumen de una sustancia de referencia o
patrn. El agua es el patrn generalmente usado para calcular la gravedad especfica de los lquidos
y los slidos, y el aire para los gases. La gravedad especfica corresponde as a:
gr.esp = peso de volumen dado de una sustancia a t1 C
peso de volumen dado de una sustancia a t2C
o asi,
gr esp = d (Sustancia) = P.E (Sustancia)
d (Patrn) P.E (Patrn)
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Con el valor de la gravedad especfica es necesario indicar la temperatura, tanto de la sustancia en
cuestin como de la sustancia de referencia.
La gravedad especifica del alcohol etlico es gr. esp. 4 15 =0.789 y esto significa que la densidad del
alcohol etlico a 15 C es 0,789 veces la densidad del agua a 4C. obsrvese que para la gravedad
especifica no hay unidades ya que se est indicando la relacin entre dos magnitudes expresadas en
las mismas unidades por lo que estas se cancelan.
PROCEDIMIENTO
A) Datos de la bibliografa qumica
Busque los valores de la densidad de las siguientes sustancias: mrmol, cobre, zinc, hierro, aluminio y
otra sustancia de su eleccin.
Resultados:
Anote en su cuaderno de laboratorio antes de venir al laboratorio lo siguiente
Sustancia Densidad
Mrmol
Cobre
Zinc
Hierro
Aluminio
B) Determinacin de la densidad
Adems de la sustancia extra que usted trajo (clavos, clips, chinches, balines, alfileres, entre otras VII
escoja dos ms de la lista anterior, mida la densidad de cada una mediante el siguiente
procedimiento:
VII La sustancia que debe traer al laboratorio no debe flotar en el agua, debe ser
insoluble en agua, compacta y no debe ser mayor de 1 cm de dimetro.
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Agregue agua a una bureta de 50,00mL hasta aproximadamente la marca de 25,00 mL; pese una
muestra de la sustancia cuya densidad usted determinar; anote el peso.
Anote ahora la lectura de la bureta con dos decimales (lectura inicial) y agregue cuidadosamente la
muestra dentro de la bureta de manera que quede cubierta completamente por el agua. Anote la
nueva lectura (lectura final). Anote la temperatura del agua. Vace el agua de la bureta y saque la
muestra. Repita el procedimiento para las otras dos sustancias. Anote los resultados en su cuaderno
de laboratorio usando un esquema como el siguiente.
Temperatura del agua: ___________ C.
Datos Sustancia 1 Sustancia 2 Sustancia 3
Peso (g)
Lectura inicial (ml)
Lectura final (ml)
Volumen (ml)
Densidad (g/ml)
Compare el valor experimental con el que obtuvo en la parte A y si difieren trate de explicar las posibles
causas de esta diferencia (o error experimental).
Compare unos con otros los valores de las densidades de las sustancias que usted busco en las tablas
y diga si la densidad es una propiedad por la que se pueda distinguir una sustancia de otra. Anote su
conclusin.
C) Examine dos muestras de lquidos designados solamente con las letras A y B.
Se puede decir si son el mismo o diferentes lquidos por simple observacin visual?
Se puede por olor? (no coloque directamente la nariz en la sustancias) No ensaye probar el lquido
pues an en pequeas cantidades podra ser txico.
La densidad es una propiedad que puede ayudar en distinguir entre dos lquidos.
Se puede medir la densidad de u n lquido pesndolo en una balanza y midiendo luego el volumen
del lquido que se pes.
28
Mida exactamente con una bureta aproximadamente 10 ml de la sustancia A y virtala en un beaker,
previamente pesado y pese el beaker con su contenido; anote su peso y calcule la densidad. Repita
la determinacin con una nueva muestra del lquido A.
Repita el procedimiento con el lquido B. Anote en su libreta de laboratorio los datos usando el siguiente
cuadro.
Datos Liquido A Liquido B
Peso del beaker + muestra (g)
Peso del beaker vaco (g)
Peso de muestra liquido (g)
Volumen muestra liquido (ml)
Densidad del lquido (g/ml)
D) Determinacin de la densidad de un gas:
Es ms difcil medir la densidad de un gas que la de un lquido o de un slido. Los gases son difciles de
manejar y la mayor parte de ellos no tienen color.
Si se coloca hidrgeno carbonato de sodio NaHCO3(bicarbonato de sodio) en una disolucin de
cido sulfrico reaccionan produciendo dixido de carbono (un gas insoluble en agua, observndose
como burbujea y sale de la disolucin:
NaHCO3 (s) + H2SO4(ac) H2O (l) + CO2 (gas desprendido).
Tambin se puede pesar un tubo(1) con agua y por aparte pesar media tableta de Alka-Seltzer; se
mezclan, se recoge el gas en un frasco por desplazamiento del agua, se marca el desplazamiento del
agua por el gas y se determina el volumen del CO2, desprendido. La diferencia o prdida de peso en
el tubo (1) despus de la reaccin es el peso del gas desprendido. Utilice el equipo ilustrado en la
figura 4.1.
29
Asegrese de que el extremo del tubo de goma este metido en la boca del frasco recolector. Cuando
est dispuesto, agregue la Alka-Seltzer al tubo (1) e inserte rpidamente el tubo de salida con el tapn
en el tubo de ensayo y recoja el gas producido.
Todo el gas se desprender en los primeros 10 minutos de reaccin. Mida el volumen de agua
desplazado por el gas en el frasco colector. Pese de nuevo el tubo de ensayo y su contenido. Anote
en su libreta de laboratorio los datos de acuerdo con el cuadro que se ofrece enseguida. Con los
datos obtenidos calcule la densidad del gas.
Peso del tubo (1) + 15 ml H2O
Peso de la tableta de Alka-Seltzer
(A) Peso total tubo (1) + peso Alka-
Seltzer
(B) Peso del tubo (1) despus de
ocurrida la reaccin
Peso del gas desprendido (A-B)
Volumen del gas mL
CUESTIONARIO
1. Qu es densidad?
2. Qu es densidad relativa?
3. Qu relacin existe entre densidad y gravedad especifica?
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4. Se podra usar el procedimiento de la parte B para slidos insolubles ms livianos que el agua?
Explique.
5. En la parte C se pide lo siguiente mida exactamente con una bureta aproximadamente 10
ml, explique lo que quiere dar a entender con exactamente y aproximadamente.
6. Por qu la Alka-Selzer desprende CO2 al ponerla en agua mientras que el NaHCO3 requiere
cido?
Experimento 4b: Estudio de la densidad (virtual) (SI EL PROFESOR LE PARECE)
Objetivos
Utilizar uno de los mtodos para determinar la densidad de slidos insolubles en agua y ms pesados
que esta.
Determinar la densidad de un lquido y un gas la importancia limitada que la densidad tiene en la
identificacin de sustancias.
Introduccin:
La relacin que existe entre la masa y el volumen se conoce como la densidad y matemticamente
puede expresarse como:
P =m/ V , en donde es la densidad, m es la masa y V es el volumen.
Se dice que el oro es ms denso que el aluminio y que el corcho, puesto que tomando el mismo
volumen de cada uno, la masa del oro es mayor que cualquiera de las otras dos.
La densidad es una propiedad fsica caracterstica de cada sustancia como tal, ayuda a identificar o
a describir la sustancia. En el sistema mtrico decimal, densidad es la relacin de la masa expresada
en gramos y el volumen expresado en centmetros cbicos (g/cm3) o mililitros (g/mL). En el sistema
ingls, ya obsoleto, se expresa en libras por pie cbico (lb/pie3)
C y 760 mm de Hg de presin) y
por ser un nmero muy pequeo generalmente se expresa en gramos por litro, as la densidad del aire
es de 1.293 g/L y la densidad del oxgeno es de 1.429 g/L a TPN (a temperaturas y presiones normales).
La densidad de un lquido tambin vara con la temperatura pero esa variacin es mucho menor que
en los gases, es necesario especificar siempre la temperatura a la cual se midi la densidad de un
31
lquido mientras la presin no es un dato de importancia en la densidad de un lquido. La densidad del
alcohol etlico a 0C es 0,80625 g/mL, a 10C es 0,79788 g/mL, a 39C es 0,77329 g/mL; la del agua es
a 4C de 1,00 g/ml, a 0 C es 0,9987 g/mL, a 38C es 0,99299 g/mL.
Los slidos son menos expansibles con el aumento de temperatura, pero no debe omitirse mencionar
la temperatura a la cual se mede su densidad.
Se llama peso especfico, la relacin entre el peso de un cuerpo y su volumen; matemticamente se
expresa:
gr.esp = peso de volumen dado de una sustancia a t1 C
peso de volumen dado de una sustancia a t2C
donde P.E significa peso especfico, P significa peso y V significa volumen en centmetros cbicos.
Puede entonces apreciarse que la diferencia entre densidad y peso especfico se basa en la diferencia
que existe entre peso y masa; ahora bien, para los efectos prcticos y usos corrientes, el peso se
expresa en gramos por lo que peso especfico y densidad se igualan.
Se denomina densidad relativa, peso especfico relativo o gravedad especfica, la relacin entre el
peso de un volumen dado de una sustancia y el del mismo volumen de una sustancia de referencia o
patrn. El agua es el patrn generalmente utilizado para calcular la gravedad especfica de los
lquidos y los slidos, y el aire para los gases. La gravedad especfica corresponde as a:
gr esp = d (Sustancia) = P.E (Sustancia)
d (Patrn) P.E (Patrn)
Con el valor de la gravedad especfica es necesario indicar la temperatura, tanto de la sustancia en
cuestin como de la sustancia de referencia.
La gravedad especifica del alcohol etlico es gr. esp. 4 15 =0,789 y esto significa que la densidad del
alcohol etlico a 15 C es 0,789 veces la densidad del agua a 4C. obsrvese que para la gravedad
especifica no hay unidades ya que se est indicando la relacin entre dos magnitudes expresada en
las mismas unidades por lo que estas se cancelan.
Se pretende en este experimento que el estudiante tenga su primera experiencia con el Handbook of
Chemistry and Physics buscando en este manual las densidades de sustancias. Conociendo as la
existencia de ese manual el estudiante sabr consultarlo para obtener otro tipo de informacin en el
futuro.
32
PROCEDIMIENTO
Utilizando la siguiente direccin:
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/densidad/densidad.htm
Efectuar las siguientes actividades:
C) Actividades 1 y 2: determinar la densidad de diferentes materiales.
D) Actividades 2 y 3: determinar la densidad del aluminio.
E) Actividades 4 y 5.
F) Actividades 6 y 7
Cuestionario:
1) Compare las densidades obtenidas para los slidos con las reportadas en el Handbook of Chemistry
and Physics. Calcule el porcentaje de error e indique si lo considera aceptable. Debe mostrar los
clculos realizados.
2) Qu caracterstica debe tener el slido para determinar su densidad siguiendo el procedimiento
descrito en la actividad 5?
3) En la actividad 5 cul es el equipo volumtrico ms adecuado para medir el volumen del lquido
desplazado? Explique su respuesta.
4) Por qu en la actividad 3, al graficar los valores, usted obtiene una lnea recta?
Explique su respuesta.
33
Laboratorio 5: Ley de las proporciones definidas
Materiales Equipo
Disolucin de HCl 2 mol/L, disolucin de
NaOH 2 mol/L
Buretas, cpsula de porcelana
Objetivo
Demostrar la ley de las proporciones definidas con un sencillo experimento cuantitativo en el que se
tiene oportunidad de usar buretas.
Introduccin
Los compuestos tienen composicin definida por peso. En las reacciones qumicas como una
consecuencia de la ley de las proporciones definidas un peso relativo definido de reactantes produce
un peso relativo de productos. Por ejemplo si el peso de un cido que se requiere para neutralizar una
base es 2,35 veces el peso de la base, esta relacin ser cierta no importa que se trate de unos pocos
miligramos, de kilogramos o de toneladas de la base.
La ecuacin balanceada de un reaccin qumica de un cido con una base da las proporciones por
peso en que reaccionan, as cuando el cido clorhdrico (que es una disolucin del gas HCl en agua)
reacciona con la base hidrxido de sodio (que es una del slido NaOH en agua) las proporciones por
peso estn indicadas en la siguiente ecuacin:
HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(1)
De la ecuacin se deduce que 36,5 g de HCl reaccionan con 40 g de NaOH para formar 58,5 g de
NaCl y 18 g de agua. La composicin del NaCl es definida por el peso.
Nada se obtiene con agregar un exceso de HCl ya que solamente un in cloruro se combina con un
in sodio, en este caso, para formar el compuesto NaCl. Si se agregara un exceso de NaOH el
producto final sera una mezcla de NaCl (slido) y NaOH (slido) difcil de separar. Si se agregara un
exceso de disolucin de HCl (gas) el producto final sera una mezcla de NaCl (slido) y de HCl; el HCl
por ser un gas se puede evaporar calentando y queda solamente el NaCl (slido).
PROCEDIMIENTO
A) Obtencin de cloruro de sodio (NaCl)
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Pese y apunte el peso de una cpsula de porcelana limpia y seca. Llene una bureta con la disolucin
de NaOH y otra con la disolucin de HCl. Siga cuidadosamente las instrucciones de su asistente de
laboratorio sobre los cuidados en el uso de la bureta.
Anote los niveles de cada bureta (lectura inicial). Vierta cerca de 10 ml de cido en la cpsula y
aada de la otra bureta un volumen igual de la disolucin de NaOH. Anote las lecturas finales de las
dos buretas. Coloque ahora la cpsula en el cedazo con asbestos sostenida en un anillo o en un
trpode y caliente suavemente para reducir el volumen a 10 mL aproximadamente (Ver figura 2.2 b).
En ningn momento deben producirse prdidas por salpicaduras. Por esta razn la evaporacin del
contenido se contina ahora en el bao-mara sobre un beaker de 250 ml con agua hirviendo hasta
obtener un residuo seco en la cpsula.
Permita que la cpsula se enfre completamente y psela de nuevo. Para que el residuo est
completamente seco, caliente otra vez al bao-mara durante quince minutos. Enfre y pese. Repita el
proceso hasta obtener peso constante, es decir, hasta que en sucesivas operaciones obtenga el
mismo peso o hasta que la diferencia entre pesadas sucesivas no sea mayor de 0,01 gramos.
Resultados
Anote en su libreta de laboratorio los datos de volmenes y pesos conforme se muestra a continuacin.
Lectura Disolucin de NaOH Disolucin de HCl
Inicial (ml)
Final (ml)
Total vertida (ml)
Peso de cpsula + NaCl (g)
Peso de la cpsula vaca (g)
Peso de NaCl (g)
B) Obtencin de NaCl duplicando el volumen de HCl.
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Repita el procedimiento de la parte A pero utilice esta vez el doble de volumen de disolucin de HCl
y el mismo volumen de disolucin de NaOH.
Resultados
Anote en su cuaderno de laboratorio los datos de volmenes y pesos en forma similar a la anterior.
Compare el peso de NaCl obtenido en la parte A con el peso obtenido en la parte B y explique si su
resultado explica la ley de las proporciones definidas.
Qu sucedi con el exceso de disolucin de HCl en la parte B?
Se podra invertir la experiencia y usar un exceso de disolucin de NaOH en lugar de exceso de HCl?
Explique.
Cuestionario
1. La disolucin de NaOH usada en este experimento contiene 0,08 g de
NaOH por mL. Con base en este dato y en la ecuacin ofrecida en la discusin calcule cuantos gramos
de NaCl que debi obtener.
2. Se podra usar en este experimento H2SO4 en lugar de HCl? Explique.
3. Con el resultado del experimento y el de la pregunta 1 de este cuestionario
calcule el porcentaje de error en su experimento.
4. Se podra sustituir en este experimento la bureta por una pipeta?
36
Laboratorio 6: Serie de actividad de los metales.
Materiales Equipo
Trozos de metales: sodio, potasio, cobre,
magnesio (425), aluminio y lana de
hierro, disolucin 0,1 mol/L de acetato
de plomo, disolucin 0,2 mol/L de
sulfato de cobre, disolucin 0,01
mol/L de nitrato de plata, disolucin
diluida (3 mol/L) de HCl.
Beaker, tubos de ensayo
Objetivos
Determinar la posicin relativa de algunos metales en la serie de actividad de los metales.
Ilustrar el concepto del elemento activo.
Introduccin
Para preparar pequeas cantidades de hidrgeno en el laboratorio se puede usar el hierro y un cido
como el cido clorhdrico.
2Fe(s)+ 6HCL(ac)2 FeCl3(ac)+ 3H2(g)
El hierro es un metal activo para desplazar el hidrgeno de los cidos. Hay otros metales que tambin
pueden desplazar el hidrogeno de los cidos: magnesio, aluminio, zinc, etc. Otros sin embargo no lo
desplazan: Cu, Hg, Ag, Au, Pt, etc. Estos son ms inactivos (o inertes). Por su extrema inactividad a la
plata, al oro y al platino se les denomina nobles. Por otro lado, el sodio, el calcio, potasio y litio son tan
activos que pueden desplazar al hidrgeno del agua.
37
En la reaccin del potasio con el agua se produce tanto calor que el hidrogeno que se desprende se
quema formando agua y produciendo una llama.
Estudiando la actividad relativa de los metales, se encuentra, que pueden ordenarse en una lista o
serie llamada serie de actividad de los metales. Los metales que estn en la parte superior de la lista
desplazan al hidrgeno del agua (hasta calcio); los que siguen (hasta el hierro) lo desplazan del vapor
de agua y a temperaturas altas, los que siguen hasta el plomo lo desplazan de los cidos; el
desplazamiento va siendo menos violento y ms lento conforme se desciende en la lista. El sodio
desplazara al hidrgeno de los cidos con violencia explosiva. Los que siguen al hidrogeno en la serie
no lo desplazan del todo. Esta serie no solo sirve para decidir si ocurre o no el desplazamiento
hidrgeno de un cido sino de un elemento por otro en una sal. El de ms arriba de la lista puede
desplazar de las sales al siguiente metal o a cualquiera de los que estn ms abajo. Es as como esta
serie sirve para predecir en forma elemental si una reaccin ocurre o no ocurre.
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PROCEDIMIENTO
A) Metales activos
El asistente colocar un trozo de sodio y potasio metlico con mucho cuidado en un beaker de 250
ml con agua y fenolftalena VIII. el resultado y el cambio de color del agua.
Resultados
Compare las reacciones del sodio y del potasio con el agua. Escriba las reacciones. Qu demuestra
el color del agua con fenolftalena?
B) Reacciones de metales con cidos
Coloque en tubos de ensayo, trocitos de cobre, lana de hierro, aluminio y magnesio. Aada a cada
tubo 2 mL de disolucin diluida de cido clorhdrico y note la velocidad de reaccin en cada caso.
Caliente lentamente si fuera necesario, para que la reaccin comience. Ordene los tubos de menor
a mayor actividad.
Resultados
Cmo sabe usted que una reaccin est ocurriendo en cada tubo?
Cul es el orden de mayor a menor velocidad con que reaccionan los metales usados con el HCl?
Escriba las reacciones.
C) Reacciones de metales con sales
Repita el procedimiento de la parte B empleando 2 ml de disolucin de acetato de plomo en lugar
de HCl.
Repita lo anterior usando nuevos trozos de metal en cada tubo y una disolucin de sulfato de cobre
en vez de acetato de plomo.
Repita con trozos nuevos de metal y 1 mL de disolucin de nitrato de plata.
VIII Visitar las pginas web: http://www.youtube.com/watch?v=e_rFSWmR6jk&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=lcVqu-DN6HQ
39
Resultados
Con cules de los siguientes metales: Cu, Fe, Mg y Al reacciona el acetato de
plomo?
Describa lo que observ en cada tubo y si hubo reaccin, escriba la ecuacin.
A su juicio Cul experimento, parte C o B, es mejor para comprobar la posicin
relativa de los metales? Por qu?
Describa lo que ocurri en cada tubo entre el metal y el sulfato de cobre, en los
casos en que hubo reaccin, escriba la ecuacin.
Describa lo que ocurri en cada tubo entre el metal y el nitrato de plata, en los casos
en que hubo reaccin, escriba la ecuacin.
Cuestionario
1. De las diferentes experiencias que realiz en este experimento, coloque los
siguientes metales en orden de mayor a menor actividad (incluya en la lista al
hidrogeno): Cu, Al, Mg, Fe, Na, K.
2. Por qu cree usted que en las partes B y C no se incluye una experiencia usando
un trocito de sodio metlico?
3. Consultando la serie de actividad de los metales Qu hubiera sucedido si en la
parte C se hubiera usado tambin una disolucin de nitrato de nquel?
4. Qu se hubiera notado en la parte C si en lugar del nitrato de plata se hubiera
utilizado nitrato de mercurio (II), Hg(NO3)2?
5. A qu se debe el cambio de pH cuando reaccionan el sodio y el potasio con el
agua?
40
Laboratorio 7: Disoluciones que conducen electricidad.
Materiales Equipo
Disolucin 1 mol/L de cloruro de
amonio, disolucin 1mol/L de
acetato de amonio, alcohol etlico
al 20 %V/V; disolucin de sacarosa al
2%; cido actico glacial; cido
actico 1 mol/L; cido clorhdrico 1
mol/L (HCl), hidrxido de sodio 1
mol/Lm (NaOH), disolucin 1mol/L
de amoniaco (NH3), etanol;
disolucin 1 mol/L de cloruro de
sodio, (NaCl). Agua destilada
Equipo de
electrlisis y
fuente de
corriente alterna
Objetivos
Clasificar diversas sustancias en electrlitos y no electrlitos.
Distinguir entre electrolitos dbiles y fuertes mediante pruebas de conductividad.
Introduccin
Los electrlitos conducen la corriente elctrica a travs de las disoluciones. Esta
conduccin de la corriente elctrica se efecta debido a la presencia de iones en
disolucin. Los iones por tener carga elctrica positiva o negativa son atrados hacia
el polo negativo o positivo, respectivamente; al llegar reciben o entregan uno o ms
electrones; esta migracin inica y la remocin o entrega de electrones de los polos
es la base del mecanismo de conduccin inica.
Los electrlitos fuertes conducen muy bien la corriente elctrica debido a la gran
concentracin de iones en disolucin debido a que se ionizan o disocian al 100% en
los electrlitos dbiles tienen una conductividad pobre ya que sus disoluciones
tienen muy baja concentracin inica, debido a que el porcentaje de o disociacin
41
es bajo (10-40 %). La dilucin aumenta la ionizacin de electrlitos como HOAc, HCN
y otros que antes de ponerlos en disolucin no tenan iones. La dilucin aumenta la
libertad de movimiento (disociacin) de los iones de compuestos como NaCl, KNO3,
etc., cuyos cristales estn hechos de iones.
En este experimento se apreciar la propiedad de las disoluciones de electrlitos
con base en la mayor o menor luminosidad del bombillo de luz que se inserta en el
circuito. Utilice el siguiente equipo.
Disoluciones o
lquidos (10 ml
decada uno)
Conclusin
No conduce Conduce
poco
Conduce
mucho
HCl 1mol/L
HOAC 1mol/L
NaOH 1mol/L
NH3 1mol/L
NaCl 1mol/L
NH4Cl 1 mol/L
cido actico
glacial
Disolucin
acuosa de
sacarosa al 2
%
Disolucin
acuosa de
etanol al 20 %
42
NH4OAc,1
mol/L
Agua
destilada
Etanol 95%
Por qu debe medirse el mismo volumen de cada disolucin?
Qu sucede con la luminosidad del bombillo conforme se sacan los electrodosde
la disolucin de HCl 1 mol/L? Explique el porqu de eso.
Qu observacin le sirve a usted llenar la columna conductividad de la tabla
anterior?
Por qu un electrlito fuerte en el beaker hace que el bombillo se encienda con
gran luminosidad?
Cmo clasifica al HOAC 1mol/L?
Cmo clasifica al NH3 1mol/L?
Por qu la sacarosa no conduce la electricidad?
Por qu el cido actico glacial prcticamente no conduce y el cido actico
(HOAc) 1mol/L s lo hace?
Cuestionario
1. Por qu al cido actico concentrado se le llama cido actico glacial?
2. Escriba la frmula de Lewis del cido actico.
3. Explique con base en la frmula anterior por que el HOAc glacial no conducen la
corriente, pero al diluirlo con agua se observa una conduccin.
43
Laboratorio 8: Cambios Qumicos
Materiales Equipo
Disoluciones 0,1 mol/L de: NH3, NaOH,
KOH, Ba(OH)2, H2SO4, HI y
CH3COOH (HOAc).
Disolucin 0,01mol/L de HNO3.
Disoluciones 0,01 mol/L de nitrato de
sodio (NaNO3); nitrato de bario
(Ba(NO3)2); nitrato de cobre (II)
(Cu(NO3)2); nitrato de plomo (II)
(Pb(NO3)2) y nitrato de plata (AgNO3).
Disoluciones de indicadores:
fenolftalena, rojo de metilo y
anaranjado de metilo.
Beakers, tubos de ensayo,
mecheros, vidrios de reloj, papel pH.
Objetivo
Estudiar dos tipos de cambios qumicos: las reacciones de precipitacin y de doble
desplazamiento (cido-base).
Introduccin
Los cambios qumicos se pueden clasificar desde distintos puntos de vista; estas
clasificaciones resultan a veces incompletas o inconvenientes por lo que es
preferible no establecer marcos rgidos de clasificacin. Seguidamente se estudiaran
diferentes cambios qumicos y se nombrarn segn las distintas clasificaciones
cuando as sea conveniente.
La clasificacin ms utilizada, clasifica los cambios qumicos en:
Reacciones de combinacin (oxidacin-reduccin)
2Mg(s)+O2(g)2MgO(s)
44
En esta reaccin el magnesio se oxida y el oxgeno se reduce. Se dice entonces que
el magnesio es el agente reductor (A.R) y que el oxgeno es el agente oxidante
(A.O).
Reacciones de desplazamiento (oxidacin-reduccin)
El zinc desplaza al hidrgeno del HCl y este es un ejemplo de oxidacin reduccin;
el zinc se oxida del metal a in zinc y el hidrgeno se reduce de in hidrgeno
(hidronio) a hidrgeno libre.
Zn(2)+2HCl(ac)ZnCl2(ac)+H2(g)
Reacciones de descomposicin (oxidacin-reduccin)
La reaccin que ocurre al calentar HgO es de descomposicin pero a su vez resulta
un ejemplo de oxidacin-reduccin pues el oxgeno se oxida a O2 y el mercurio se
reduce de in Hg+2 a mercurio libre.
HgO(s)Hg(s)+O2(g)
Reacciones de precipitacin (doble desplazamiento)
El nitrato de plata es soluble en agua y el cloruro de sodio tambin. Sin embargo,
cuando se mezclan disoluciones de nitrato de plata y de cloruro de sodio se forma
cloruro de plata, AgCl, que es un slido insoluble en agua que se separa de la
disolucin al precipitar.
AgNO3(ac)+NaCl(ac)AgCl(s)+NaNO3(ac)
Este ejemplo de precipitacin es a su vez un ejemplo de doble descomposicin o
de doble desplazamiento: la plata desplaza al sodio y el sodio desplaza a la plata.
Reacciones cido-base (doble descomposicin o doble desplazamiento)
De acuerdo con Brnsted y Lowry los cidos son donadores y las bases son
receptores de iones hidrgeno (H+, tambien llamados hidronio o protones). As el
HCl es un cido porque puede donar un in hidrgeno H+, se combina con el in
OH- de la base NaOH y forma agua; el in cloruro y el in sodio que quedan
45
formando cloruro de sodio, una sal. Este es un ejemplo de neutralizacin entre cido
y base.
HCl(ac) +NaOH(ac) NaCl(ac) +H2O(s)
Hay otros casos de reaccin cido-base que no constituyen una neutralizacin; pero
todos los casos de neutralizacin de cido y base son ejemplos de doble
descomposicin formndose una sal y agua.
En la reaccin
NH3(ac)+ H2 O(l) NH4+1(ac) OH-1 (ac)
el agua es el cido pues sta dona un protn a la base NH3. Este ejemplo es a su vez
una ilustracin del proceso de formacin de iones: ionizacin. Esta reaccin sin
embargo ocurre apenas en 1,3% o sea que solamente 13 de cada mil molculas de
NH3 reaccionan.
La ionizacin es muy dbil y por eso el NH3 es una base dbil.
Aunque se ha definido cido y base como compuestos que donan o aceptan
protones respectivamente, segn Brnsted y Lowry, dentro de esa misma definicin
estn los cidos y bases clsicos segn Arrhenius, que al reaccionar forman una sal
y agua.
Dentro de ese criterio clsico hay cidos como HCl, H2S, HBr, HCN, HI, HF que no
tienen oxgeno en sus molculas (hidrcidos) y hay tambin cidos como H2SO3,
H2SO4, H3PO4, HNO3, H3BO3, HClO, HClO3, HClO4, que tienen oxgeno en sus molculas
(oxcidos). Estos ltimos se originan, al menos tericamente, en la reaccin del xido
no metlico con agua, por ejemplo:
46
Para distinguir un cido de una base, en el laboratorio, se puede utilizar papel de
tornasol. El tornasol es un colorante que cambia su coloracin al pasar de una
disolucin cida a disolucin bsica. El tornasol est impregnado en el papel y una
gota de cido o base, le cambia el color. Todos los cidos (concepto de Arrhenius)
producen iones H+ que se hidratan y forman iones hidronio, H3O+. Las bases
(concepto de Arrhenius) tienen iones OH-. Por eso al reaccionar el cido con la base
se forma siempre agua:
H3O+(ac)+OH-(ac)H2O(s)
PROCEDIMIENTO
A) Estudio de bases
Coloque varios trocitos de cinta de papel tornasol rojo en un vidrio de reloj
(colocados sobre un papel blanco para observar los cambios de color ms
fcilmente).
Con un agitador de vidrio limpio coloque una gota o dos de disolucin de NaOH en
un trocito de papel tornasol rojo. Observe los cambios. Lave bien el agitador y repita
el proceso con las otras tres disoluciones de KOH, NH3, Ba(OH)2, lavando el agitador
cada vez que cambia de disolucin.
47
En tres tubos de ensayo, agregue 3 mL de la disolucin de NaOH. A un tubo de
ensayo aada tres gotas de disolucin de indicador fenolftalena, al otro tubo de
ensayo agregue tres gotas de indicador rojo de metilo, y al tercer tubo tres gotas de
indicador anaranjado de metilo. Repita lo mismo para las disoluciones de KOH,
Ba(OH)2 y NH3.
Sostenga por unos segundos una tirita de papel tornasol rojo sobre la boca de una
botella de disolucin concentrada de NH3. No permita que el papel toque la boca
de la botella, observe lo que sucede.
Resultados
Qu cambio sufre la tirita de papel de tornasol al ponerla en contacto con la
disolucin de NaOH? Sucede lo mismo con las otras bases? Qu tienen en comn
todas las bases, (concepto de Arrhenius)? Qu coloracin se obtiene al agregar los
tres indicadores a la disolucin de NaOH? Tabule los resultados para todas las cuatro
bases con los tres indicadores. Por qu bases diferentes producen la misma
coloracin en un determinado indicador?
Qu gas se desprende de una disolucin concentrada de amoniaco (frmula y
nombre)? Tiene olor? Descrbalo. Qu le sucede al papel de tornasol rojo?
Explique el cambio.
B) Estudio de cidos
Repita todo el procedimiento de la parte A (excepto el ltimo prrafo referente al
NH3 concentrado) pero en lugar de utilizar cuatro disoluciones de bases use las
siguientes cuatro disoluciones de cidos: cido sulfrico, cido clorhdrico y cido
actico 0,1 mol/L y cido ntrico 0,01 mol/L. (Observe bien la concentracin de cada
cido). Sostenga una tirita de papel de tornasol azul, (desde luego usted debe usar
ahora papel de tornasol azul en vez de rojo) en la boca de la botella que contenga
una disolucin concentrada de HCl.
Resultados
48
Qu cambio sufre el papel tornasol azul al contacto con la disolucin de cido
sulfrico? Es igual o diferente el cambio con los otros cidos? Cmo explica usted
ese resultado? Qu coloracin se obtiene al agregar los otros tres indicadores al
H2SO4?
Tabule el resultado (color observado) de cada uno de los cuatro cidos con cada
uno de los tres indicadores. Por qu cidos diferentes producen coloracin igual
con un determinado indicador?
Qu gas se desprende de la botella de HCl concentrado? Tiene olor? Qu le
sucede al papel de tornasol azul? Por qu?
C) Algunos ejemplos de precipitacin.
Agregue gota a gota por las paredes del un tubo de ensayo cada disolucin de la
lista 1 siguiente a una muestra de 1 mL de cada disolucin de la lista 2. Observe en
cuales casos se forma un precipitado con las primeras tres o cinco gotas de reactivo
de la lista 1 y anote el color.
Lista 1 Lista 2
Disolucin 0,1 mol/L de HI
Disolucin 0,01 mol/L de NaNO3
Disolucin 0,1 mol/Lde H2SO4
Disolucin 0,01 mol/Lde Cu(NO3)2
Disolucin 0,1 mol/LdeNaOH
Disolucin 0,01 mol/Lde Pb(NO3)2
Disolucin 0,1 mol/LdeHCl
Disolucin 0,01 mol/Lde AgNO3
Disolucin 0,01 mol/Lde Ba(NO3)2
49
Resultados
Escriba las ecuaciones para cada reaccin (enumere de 1 a 20 las ecuaciones y
reserve dos renglones para cada una). Anote el color que se forma o simplemente
la frase: no ocurre reaccion observable.
Nota: usted debe corroborar los resultados obtenidos con su asistente y corregir
aquellos resultados errneos.
Cuestionario
1.Escriba una ecuacin que ilustre cada caso siguiente:
Metal + oxigeno =
No-metal * oxigeno =
Oxido metlico + agua =
Oxido no metlico + agua =
2. Cules son los xidos de los metales alcalinos de la tabla peridica?
3. Cules son los xidos para los metales alcalinotrreos?
4. Escriba la frmula y a la par el nombre de los compuestos de las preguntas
2 y 3.
5. Complete las siguientes ecuaciones y escriba a la par de la frmula, el nombre
correcto del compuesto resultante.
50
6. Escriba muy ordenadamente el nombre que corresponde a cada uno de los
reactivos y cada producto de la parte C de este experimento. Escriba la frmula y
a la par el nombre en forma de lista. Primero las nueve sustancias reaccionantes y
luego los productos de las 20 posibles reacciones (cuando ocurran).
7. Cul es la definicin de cido y cul de base segn Bronsted y Lowry?
8. Escriba tres ejemplos de cido y tres de base segn Bronsted y Lowry.
9. Demuestre mediante una reaccin de neutralizacin: como la definicin de cido
y base de Arrhenius abarca tambin la definicin de Bronsted y Lowry.
51
LABORATORIO 9: TERMOQUMICA Y
TERMODINMICA
Materiales y equipo
Vasos (300 ml) de espuma plstica y tapa hecha de cartn corrugado o
vasos de poliestireno con tapa ajustada; 2 termmetros graduados en 0,1 C;
dos agitadores de vidrio con anillo agitador en el extremo; dos buretas de llave.
Disoluciones 1,00 mol/L de NaOH, HCl y HOAc; zinc granulado (fino) o magnesio;
disolucin 0,20 mol/L de CuSO4.
Objetivos
Efectuar la medicin del calor desprendido en varias reacciones que se lleven a cabo en un calormetro rudimentario.
Familiarizarse con mediciones de temperatura, el uso del calormetro y el
clculo de H ( entalpa calor de reaccin a presin constante qp) para algunas reacciones.
Introduccin
El calor es una forma de transferencia energtica que puede pasar
espontneamente de un objeto a alta temperatura hacia otro objeto de menor
temperatura.
Las reacciones qumicas pueden absorber o desprender calor. El calor
desprendido puede medirse en un aparato llamado calormetro y expresado en
Joule (J, unidad SI). Un calormetro es un recipiente sencillo con paredes aisladas
de manera que el calor no pueda intercambiarse entre lo que contiene el
calormetro y sus alrededores. Hay calormetros de muchas formas y clases;
algunos de ellos son costosos de gran precisin como la bomba calorimtrica.
Es posible; sin embargo, construir calormetros baratos y sencillos para hacer
mediciones aproximadas. Cuando en el calormetro se efectan reacciones
qumicas que desprenden o absorben calor, este puede fluir de una parte a otra
del calormetro pero no debe haber flujo calrico de o hacia los alrededores.
52
En todos los calormetros se debe hacer una correccin debido a la
capacidad calrica***
del equipo. El material de que esta hecho el calormetro absorbe calor, que si no se toma en cuenta, introduce un error pues parte del calor que se desprende de la reaccin no se medira y entonces no se tomara en cuenta en los clculos.
El calor absorbido por el calormetro se denomina capacidad calrica del
calormetro y en este experimento con ese nombre no solo se mide esa
capacidad sino tambin las perdidas de calor debido al tipo de calormetro
usado. Por ejemplo, si se mezclan dos volmenes iguales de agua pero a
diferente temperatura, el calor que pierde el volumen de agua a mayor
temperatura debe ser igual al calor que gana el volumen de agua a menor
temperatura (Figura 9.1). Si la perdida y la ganancia no son iguales ello se debe
a que los alrededores absorbieron parte del calor y eso debe tomarse en cuenta
al
*** Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura en 1 K ( 1 C) de un objeto.
53
usar este tipo de calormetro (o sea, un calormetro formado por dos vasos y
que el contenido de uno se vierte en otro, figura 9.2).
Figura 9.1: Volmenes iguales de agua a distinta temperatura (I). Al
momento de mezclar los dos volmenes (II) se obtiene una mezcla (III) donde el
calor perdido por A es igua al calor ganado por B.
54
A continuacin se ofrece un ejemplo de este clculo. Se supone que la
densidad del agua es 1,00 g/ml (y por eso lo que se mida en mL se puede
considerar como gramos)
Figura 9.2: Volmenes iguales de agua a distinta temperatura (I). Al
momento de mezclar los dos volmenes (II) se obtiene una mezcla (III) donde el
calor perdido por A
55
es mayor que el calor ganado por B. Tanto para la figura 9.1 como para la figura
9.2 se debe hacer uso de la siguiente formula:
q = m Cesp T donde m masa de una sustancia (g), Cesp es la capacidad
especfica (J/g K) y T es el cambio de temperatura que a tenido la sustancia.
En el caso del figura 9.1 tanto el calor ganado por B como el perdido por A
es de 2090 J, con lo que no existi absorcin de calor por parte de los alrededores
o calormetro .Para calcular el calor pedido por A, el ganado por B y el
absorbido por los alrededores, en la figura 9.2, se tiene:
Temperatura de 50,0 ml de agua (A)
40C
Temperatura de 50,0 ml de agua (B)
20
C
CC
C
Temperatura despus de mezclar (A y B)
28
C Clculo los calores con la frmula anterior, sabiendo que el Cesp del agua es de 4,18 J/g K =J/g C:
Calor perdido por A
50,0g * 4,18J / gC *12C
2508J Calor ganado por B 50,0g * 4,18J / gC *8C
1672J Calor que absorbi los
alrededores (calormetro)
2508J - 1672J = 836J
Capacidad calorfica del calormetro 836J / 12C =69,7J / C
Ntese entonces que al usar este calormetro (este sistema de
mezclar los contenidos de dos vasos) en una experiencia similar se
debe hacer una correccin aumentando o sea sumando el
producto de 69,7 J/ C multiplicado por el cambio de temperatura
en el experimento. Este producto es el calor que se perdi en el
calormetro y en el proceso.Un calormetro como este puede usarse
para medir el calor de neutralizacin, este es el calor que se desprende
en la reaccin de cantidades equivalentes de cido y de base en
disolucin. Si el calor es medido a presin constante, el valor obtenido
es el cambio en la entalpa de la reaccinEn una neutralizacin
siempre se desprende calor porque se forma agua:
H+ + ion-no-metlico + ion -metlico +OH- H2O +ion -metlico +ion-no metlico
cido Base
Sal
56
Si se mezclan 50,0 ml de disolucin de cido con 50,0 ml de
disolucin de base (se supone que este volumen de cido reacciona
exactamente con el volumen de base pues las disoluciones son de la
misma concentracin). Adems las dos disoluciones estaban a la
misma temperatura antes de mezclar. Luego de mezcladas, la
temperatura aument en 8,5 C y el volumen final naturalmente es 100
ml. Nunca el calor ganado debe ser mayor al calor perdido (en esta prctica), debido a que la nica fuente de calor es el de mayor temperatura. Si esto
sucede existe un error en los clculos o en el proceso realizado.
Clculo del calor de neutralizacin (se supone que el calor
especfico de la disolucin final es de 4,18J/g C)
Calor ganado en el
experiment
100g * 4,18J / gC * 8,50C =3553J
Calor ganado por el
calormetro
69,7J / C *8,50C =592,5J
Calor de neutralizacin 3553J +592,5J = 4145,5J
Este es el calor que se desprende en la reaccin de 50,0 ml de cido con
50,0 ml de base (HCl con NaOH) ambos de igual concentracin (no se ha
especificado la concentracin simplemente se afirm que es igual).
PROCEDIMIENTO
A) Instalacin del calormetro.(Preparado)
En este experimento se usaran vasos de espuma plstica o de poliestireno
de 300 ml de volumen aproximadamente. Como tapa de los calormetros se
usar un tapn ajustado de poliestireno. A la tapa se le deben hacer dos huecos
para introducir el termmetro y el agitador. Estos huecos deben ser pequeos
para impedir que se vuelque, con el peso del termmetro y del agitador, el
calormetro se debe introducir dentro de un beaker.
Si esta dentro de las posibilidades se puede usar vasos dobles, uno metido
dentro del otro para mayor aislamiento e impedir el escape de calor a los
alrededores. Ensaye el movimiento del agitador antes de iniciar parte C,
B) COMPARACIN DE LOS TERMMETROS A Y B.
57
Compare los dos termmetros que se usarn en el experimento; sumerja
ambos termmetros en agua en un beaker a 250 mL a temperatura ambiente
y despus de un
minuto anote esas temperaturas hasta + 0,1.
C .Note las diferencias entre ambos
58
Caliente agua a una temperatura de 35 40 C aproximadamente; lea la
temperatura con ambos termmetros; antelas. Observe las diferencias.
Caliente agua a
una temperatura de 45 50 C
59
los termmetros debern estar marcados adecuadamente como A y B.
Agregue al beaker con agua caliente porciones de agua fra, agite y mida la
temperatura con ambos termmetros anotando las lecturas y notando las
diferencias entre termmetros A y B. Trate de medir unas 6 temperaturas
diferentes y que estas sean aproximadamente 20 C , 40 C , 50 C , 35 C y 30 y
25 C .
Considere el termmetro B como si marcara correctamente la
temperatura y calibre el termmetro A comparndolo con aquel.
Con estos datos usted podr hacer las correcciones cada vez que lea
una t emperatura con el termmetro A. Esto es sumando o restando a la
temperatura que mida con el termmetro A, la diferencia negativa o
positiva, que para cada temperatura muestre el cuadro 9-1, esto tiene la
ventaja de que al usar recipientes y medir las temperaturas de sus contenidos
con dos termmetros diferentes, se puede hacer la correccin para que las
temperaturas resulten como medidas con el mismo termmetro.
Cuadro 9-1
Temperatura
aproximada
C
Lectura en C de termmetros
A
B
20
40
50
35
30
25
C) DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD CALRICA DEL CALORMETRO
Enumere ahora sus dos vasos No. 1 y No.2. Mida con una probeta 50 ml
de agua del tubo (a 30C aproximadamente) en el vaso No. 1, 50 ml de
agua calentada aproximadamente a 40C en el vaso No. 2. Despus de un
minuto lea y anote las temperaturas hasta + 0,1C haga correcciones a las
temperaturas del termmetro A segn la calibracin efectuada. Mezcle ahora
rpidamente y tan completamente como sea posible el contenido del vaso
No. 1 en el vaso No.2. Mezcle los dos volmenes con el agitador y lea la
temperatura de la mezcla despus de por lo menos un minuto.
Calcule por medio de la formula:
60
Cantidad de calor = g de H2O x calor esp. H2O J/g C xT
El calor perdido por el agua del vaso 2 y luego el calor ganado por el
agua del vaso 1 (ambos volmenes ahora juntos) la diferencia entre estas dos
cantidades dividida entre el cambio de temperatura T, es la capacidad calrica del calormetro (C) en J/C. repita el proceso para corroborar el
resultado y saque el promedio (si la corroboracin es aceptada por su profesor
de laboratorio).
Resultados
Temperatura de 50,0 ml de agua en el
vaso No. 1
Temperatura de 50,0 ml de agua en el
vaso No. 2
Temperatura de la mezcla
T para el vaso de agua No. 1
T para el vaso de agua No. 2
Calcule el calor perdido por el agua del vaso No. 1 y luego el ganado por
el vaso No. 2 y saque la diferencia. Calcule ahora la capacidad calrica del
calormetro. Corrobore este resultado y previa consulta con su profesor promedie
el resultado.
D) CALOR DE NEUTRALIZACIN DEL NAOH CON HCL
Seque los dos vasos. Coloque en dos buretas disolucin de HCl 1,00 mol/
L y disolucin de NaOH1,00 mol/ L. En el vaso No. 1 mida exactamente 50,00 ml
de disolucin de HCl. Mida la temperatura despus de un minuto o ms hasta
que se halla estabilizado. En el vaso No. 2 mida exactamente 50,0 ml de
disolucin de NaOH y mida luego su temperatura. Cubra ambos vasos y
coloque en los orificios el agitador y el termmetro. Corrija la lectura del
termmetro A segn la calibracin efectuada.
En forma rpida remueva las tapas y vace la disolucin de HCl del vaso
No. 1 al vaso No. 2 con la disolucin de NaOH. Vaci rpidamente y tan
completamente como pueda. Cubra el vaso No. 2 y agite con el agitador.
Observe como la temperatura sube. Lea la temperatura cada 10 segundos
hasta que comience a bajar. Tome como temperatura la ms alta. Calcule
ahora el calor de neutralizacin en J y en J/mol de NaOH o HCl. Al mezclar 50,0
ml de HCl 1,00 mol/L con 50,0 ml de NaOH 1,00 mol/L se obtiene 100 ml de NaCl
0,500 mol/L. multiplique el resultado por 20. Pida una explicacin de este clculo
a su profesor de laboratorio. La densidad de esa disolucin es 1,02 g/mL y su calor
61
especifico es 4,01 J/g*C. si el tiempo disponible se lo permite repita la
determinacin y promedie sus resultados.
Despus de terminado de medir la temperatura introduzca un pedazo
de papel tornasol azul y otro rojo. Observe el resultado. Qu deduce del
resultado observado?
E) CALOR DE NEUTRALIZACIN DE NAOH CON HOAC. (OPCIONAL)
Lave y seque los dos vasos. Repita la parte D pero utilizando 50,0 ml de
disolucin 1,0 mol/L HOAc en el vaso No. 1 en lugar de HCl. La densidad de
la disolucin final de NaOAc 0,5 mol/L se puede considerar igual o sea 1,02 g/ml,
lo mismo que su calor especifico 4,01J/g*C. se hace una segunda
determinacin para corroborar sus resultados y se promedia.
Despus de terminado de medir la temperatura introduzca un pedazo
de papel tornasol azul y otro rojo. Observe el resultado. Qu deduce del
resultado observado?
F) CALOR DE REACCIN
Mida en el vaso No. 2 (limpio y seco) por medio de una bureta 100,0
ml de disolucin 0,200 mol/L de CuSO4. Lea la temperatura con el termmetro B.
pese aproximadamente 5 g de zinc granulado (fino) o magnesio en virutas y
adalo al vaso No. 2 que contiene la disolucin de CuSO4; tape el vaso y
coloque el termmetro y agitador
rpidamente. Agite constantemente para que el zinc o magnesio
reaccione, y anote cada minuto la temperatura hasta que llegue a un mximo
y comience a disminuir. La disminucin de la temperatura debe coincidir ms o
menos con la terminacin de la reaccin o sea cuando
el color azul (debido a los iones cobre hidratados) haya desaparecido o
casi desaparecido.
Resultados
De qu color es la disolucin de CuSO4?
62
A qu se debe ese color?
Escriba la reaccin que ocurre
Cuntos moles de CuSO4 hay en los 100 ml de disolucin 0,200 mol/L
que usted agreg al vaso No. 2?
De acuerdo con la ecuacin, Cuntos moles de zinc o magnesio se
requieren para reaccionar con el sulfato de cobre? Cuntos gramos
representa eso? Cuntos gramos de zinc o magnesio agreg usted? Qu
exceso de zinc o magnesio agreg usted? Por qu es necesario agregar un
exceso de zinc o magnesio?
Anote los siguientes datos en su cuaderno.
Dato
Valor
Temperatura de 100,0 ml de disolucin de CuSO4
Temperatura mxima de la reaccin
Calor que gan el agua en el vaso No.2 (el
calor especfico de la disolucin se toma
como 4,01 J/g* C)
Calcule el calor ganado por el calormetro y luego el calor de reaccin
de 0,02 moles de CuSO4 con 0,02 moles de zinc o magnesio. Para calcular el
H de la reaccin de un mol se multiplica por 50 (consulte a su profesor). Repita esta determinacin y si el segundo resultado coincide dentro de los
lmites aceptables promedie los dos resultados (consulte su profesor). Busque
en una tabla el valor de H para esta reaccin y calcule el porcentaje de error.
Haga una lista de las posibles causas de error en esta determinacin.
63
Experimento 10: El cobre y sus sales
Materiales Mtodo
Alambre de cobre, disoluciones (6
mol/L) de: cido ntrico, hidrxido de
sodio, cido sulfrico, cido clorhdrico;
zinc en polvo o magnesio en virutas,
Cpsula de porcelana y pizeta con
agua destilada, beaker, mechero.
ADVERTENCIA: MANEJE CON CUIDADO LOS CIDOS FUERTES, PRODUCEN
QUEMADURAS
Objetivos
Emplear las tcnicas aprendidas anteriormente (medir masa, decantar, lavar y
secar en bao mara), para transformar una masa de cobre en varias de sus sales
y volver a obtener el cobre elemental.
Recordar los postulados de la Teora Atmica.
Analizar la naturaleza del enlace inico y su efecto en las propiedades de los
compuestos inicos.
Introduccin
El cobre se encuentra en la naturaleza en forma de sales (sulfuros, arseniuros,
cloruros y carbonatos), la ms comn es la calcopirita CuFeS2. El cobre metlico,
se obtiene por combustin oxidativa y fundicin, seguida de electrodeposicin a
partir de la disolucin del sulfato.
El metal, es dctil y maleable, con brillo dorado, es un buen conductor de la
electricidad y del calor, es resistente al ataque de los cidos no oxidantes como el
cido clorhdrico; sin embargo, es atacado por el cido ntrico y sulfrico, en
presencia de aire, para dar disoluciones que contienen el catin [Cu(H2O)6]2+, la
ecuacin para la reaccin con el cido ntrico es
3Cu + 8HNO33Cu (NO3)2+2NO+4H2O
64
un xido hidratado, que pierde agua por accin del calor y se forma xido de
cobre (II), de color negro y carcter bsico puesto que se disuelve por accin de
los cidos fuertes.
Por la posicin en la serie de actividad de metales, se lo puede reducir fcilmente
a cobre metlico, a partir de las disoluciones cidas del sulfato de cobre (II),
utilizando zinc o magnesio para la reduccin.
PROCEDIMIENTO
A) Obtencin del nitrato de cobre (II):
Medir una muestra de cobre metlico de 0,3 g y colocarla en un beaker de 150 mL.
Anotar la masa de la muestra medida. Agregar con CUIDADO, 8 mL de la disolucin
de cido ntrico (6 mol/L) al beaker que contiene el cobre. Calentar SUAVEMENTE,
hasta que se disuelva completamente el cobre y sin que se desprendan gases en
forma vigorosa. Diluir con 45 mL de agua destilada y agitar para homogenizar la
disolucin.
Resultados
Qu tipo de reaccin se lleva a cabo en este proceso?
A qu se debe el color verdoso inicial de la disolucin del cobre metlico en cido
ntrico?
B) Obtencin de hidrxidos de cobre (II):
A la disolucin anterior, se la deja enfriar y se aaden, con agitacin constante,
15 mL de NaOH (6 mol/L).
Resultados
Qu aspecto tiene el precipitado? Por qu?
Se mantuvo el color azul en el lquido supernatante? Por qu?
C) Transformacin del hidrxido de cobre (II) a xido de cobre (II):
Calentar suavemente el precipitado anterior hasta que se d un cambio definido
y total en el precipitado, agitar por ltimo la mezcla.
65
Resultados
Qu tipo de cambio qumico ocurri al hidrxido de cobre (II)?
Cmo clasifica este tipo de reaccin?
D) Obtencin del sulfato de cobre (II):
Lavar el precipitadoIX de CuO con 60mL de agua destilada y decante el lquido
supernatante. Repita la operacin varias veces. Aadir 10mL de la disolucin de
cido sulfrico (6mol/L) (CUIDADO), y agitar hasta que se disuelva todo el
precipitado. Si no se disuelve todo, aada gota a gota ms cido sulfrico hasta
obtener la disolucin total.
Resultados
Qu color adquiere la disolucin? Por qu?
Por qu se utiliza cido sulfrico y no una disolucin de sulfato de sodio o potasio?
E) Obtencin de cobre metlico:
A la disolucin de sulfato de cobre (II), aadir 2,5 g de magnesio en virutas (o lana
de hierro), en varias porciones y con agitacin constante. Durante ste proceso,
NO DEBEN de haber quemadores encendidos. Si la disolucin presenta una
tonalidad, aadir 1 g ms de zinc o magnesio y esperar a que disminuya el burbujeo
para decantar el lquido supernatante. Lave el precipitado dos veces con
porciones de 20 mL de agua destilada.
Aadir al precipitado, 5 mL de agua destilada y 10 mL de cido clorhdrico
concentrado (CUIDADO). Cuando el burbujeo sea lento, calentar suavemente
pero no hasta ebullicin. Cuando el burbujeo no sea apreciable, decante el lquido
supernatante y lave el precipitado dos veces con porciones de 5 mL de agua
destilada.
Traslade todo el precipitado a una cpsula de porcelana previamente tarada y
lave el precipitado tres veces con porciones de 5 mL de acetona (CUIDADO:
66
mantenga el quemador apagado mientras lava con acetona). Despus de lavar
el precipitado, coloque la cpsula de porcelana sobre un bao mara y espere a
que el precipitado est seco. Deje enfriar la cpsula y determine por diferencia, la
masa de cobre recuperado.
Resultados
Qu sucede si no se lava el precipitado de cobre antes de aadir el cido
clorhdrico?
Por qu no debe estar encendido el quemador cuando se aade zinc (o
magnesio) a la disolucin cida de sulfato de cobre?
Cules cambios qumicos le ocurren al cobre y al zinc (o magnesio) en este
proceso?
Qu peligro existe si la acetona est cerca de la llama?
Por qu no se debe calentar a ebullicin la disolucin a la que se le agreg cido
clorhdrico?
Cuestionario
1. Calcule el porcentaje de cobre recuperado y enumere las posibles causas de
error que impidieron alcanzar el 100% de rendimiento. Agrupe las causas en dos
grupos: las que disminuyen el rendimiento y las que lo aumentan.
2. Si el NO es incoloro, Por qu se desprenden gases pardos al formar el nitrato
de cobre (II)? Proponga una reaccin que explique este fenmeno.
3. Por qu se utiliza el HCl concentrado para eliminar el exceso de zinc (o
magnesio). Se podra utilizar cido ntrico o cido sulfrico?
4. Proponga las reacciones para las transformaciones que ocurren en los apartados
B, C, D y E. Indique cules reacciones son redox, cido-base, precipitacin y
descomposicin.
5. Comente los postulados de
