UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE FISICOQUÍMICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

TÉCNICAS DE EXPERIMENTACIÓN PARA INGENIEROSPRACTICA 1: NORMAS DE SEGURIDAD E IDENTIFICACIÓN DE LOS IMPLEMENTOS BÁSICOS DEL

LABORATORIO DE QUÍMICA

GRUPO G1 BLOQUE B

LAURA PATRICIA DOMINGUEZ NATHALY RANGEL MUÑOZ 2110010ROYER MATEUS

PREGUNTAS DE INDUCCIÓN

¿Cuáles son y qué significan los pictogramas de peligro para identificar el nivel de peligro de las diferentes sustancias químicas?

PICTOGRAMAS DE PELIGROSIDAD

NOCIVO

La inhalación, la ingestión o la absorción cutánea pueden provocar daños para la salud agudos o crónicos. Peligros para la reproducción, y sensibilización por inhalación. Precaución: Evitar el contacto con el cuerpo humano.

IRRITANTE

Sin ser corrosivas, pueden producir inflamaciones en caso de contacto breve, prolongado o repetido con la piel o en mucosas. Precaución: Evitar el contacto con ojos y piel; no inhalar vapores.

EXPLOSIVO

Sustancias y preparaciones que reaccionan exotérmica- mente, (Incluso sin oxígeno) y que detonan. Precaución: Evitar el choque, Percusión, Fricción, formación de chispas, fuego y acción del calor.

TÓXICO

La inhalación y la ingestión o absorción cutánea en pequeña cantidad, pueden conducir a daños para la salud, incluso con consecuencias mortales. Precaución: Evitar cualquier contacto con el cuerpo humano. En caso de malestar consultar inmediatamente al médico.

MUY TÓXICO

La inhalación y la ingestión o absorción cutánea en MUY pequeña cantidad, pueden conducir a daños de considerable magnitud para la salud, posiblemente con consecuencias mortales. Precaución: Evitar cualquier contacto con el cuerpo humano, en caso de malestar consultar inmediatamente al médico.

PELIGROSO PARA EL MEDIO

AMBIENTE

En el caso de ser liberado en el medio acuático y no acuático puede producirse un daño del ecosistema por cambio del equilibrio natural, inmediatamente o con posterioridad. Precaución: No dejar que alcancen la canalización, en el suelo o el medio ambiente.

FÁCILMENTE INFLAMABLES

Líquidos con un punto de inflamación inferior a 21ºC, pero que NO son altamente inflamables. Sustancias sólidas y preparaciones que por acción breve de una fuente de inflamación pueden inflamarse, quemarse ó permanecer incandescentes. Precaución: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

INFLAMABLES Y EXTREMA-DAMENTE

INFLAMABLES

Líquidos con un punto de inflamación inferior a 0ºC y un punto de ebullición de máximo de 35ºC. Gases y mezclas de gases, que a presión normal y a temperatura usual son inflamables en el aire. Precaución: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

COMBURENTE

Sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, producen reacción fuertemente exotérmica. Precaución: Evitar todo contacto con sustancias combustibles.

CORROSIVO

Destrucción del tejido cutáneo en todo su espesor en el caso de piel sana, intacta. Precaución: Evitar el contacto con los ojos, piel e indumentaria. NO inhalar los vapores. En caso de accidente consultar al médico.

¿Qué información debe llevar la etiqueta de un recipiente que contenga una sustancia química?

En la etiqueta se identificar el producto y el responsable de su comercialización. Aportar información sobre los riesgos que presenta el producto, principalmente desde el punto de vista de la seguridad y de las vías de entrada al organismo en caso de exposición. Debe contener los pictogramas e indicaciones de peligro. Debe contener las frases R (su posee algún efecto cancerígeno, mutágeno o los efectos sobre la reproducción) y las frases S, las cuales indican determinadas recomendaciones para su utilización y actuación en caso de incidentes o de accidentes.

Tabla 1. Pictogramas de seguridad con las características generales y su respectiva precaución [1]

¿Qué tipo de residuos se pueden producir en un laboratorio de química?

Los residuos de laboratorio se clasifican en diversas categorías en función de su naturaleza, peligrosidad y destino final. Dichas categorías se describen a continuación:

Grupo de Residuo Especificaciones y ejemplos.

1. Residuos de laboratorioMEZCLA DE COMPUESTOS DE GRUPOS DIFERENTES. Residuos en cantidades inferiores a 1 litro.

2. Disolventes orgánicosno halogenados

Disolventes no halogenados independientes o mezclados entre sí. Ej: alcoholes, éter, tolueno, xileno, fenol, formol, acetona, acetonitrilo, benceno.

3. Disolventes orgánicoshalogenados

Disolventes con compuestos halogenados (Cloro, Bromo, Yodo, etc.), mezclados entre ellos o con no halogenados. Ej: Cloroformo, Tetracloruro de Carbono.

4. Compuestos mercuriados Sales y soluciones con mercurio. Termómetros.

5. Ácidos Ácidos inorgánicos (clorhídrico, sulfúrico, etc.) y orgánicos (acético, cítrico, etc.). Nunca mezclar ácidos entre sí.

6. Bases Soluciones básicas. Ej: Hidróxido sódico (sosa), Hidróxido potásico, etc.

7. Aceites minerales Aceites de bomba de vacío y similares.

8. Plaguicidas Todo tipo de pesticidas, herbicidas y biocidas en general (organohalogenados, organofosforados, etc.).

9. Sales y soluciones de cromo Mezcla crómica y similares.10. Sales ysoluciones inorgánicas

Sulfatos, nitratos, metales pesados, etc

11. Sales ysoluciones cianuradas

Sustancias que contienen cianuros y derivados. Ej: Isocianato.

12. Envases vacíos devidrio, plástico y metal

Además de los envases vacíos se incluye el vidrio de laboratorio roto. Separar en diferentes contenedores los envases de distinto material.

13. Tierras contaminadas Tierras contaminadas con metales, hongos, etc.

Imagen 1. Modelo de una etiqueta para un recipiente que contiene sustancias químicas. [1]

14. Bromuro de etidio Bromuro de etidio tanto sólido (geles de agarosa, papel, guantes, puntas, etc.) como líquido.

15. Residuos biosanitariosProductos que pueden provocar contaminación biológica: placas de petri, agujas y materia punzante, restos animales y vegetales contaminados, etc.

16. Soluciones de revelado Revelador y fijador de fotografía, líquidos de radiología.

17. Materiales contaminadoscon productos químicos

Material sólido contaminado (puntas, guantes, papel, etc.) con productos químicos excepto con Bromuro de etidio (grupo 14) o con biosanitarios (grupo 15).

18. Medicamentos caducados Medicamentos caducados y sus envases.

¿Cómo se deben rotular los recipientes de residuos de sustancias químicas?

Los recipientes se deben rotular con una etiqueta que especifique el tipo de residuo generado con su respectivo número del grupo. Se debe especificar todas las sustancias contenidas en el recipiente, el nombre de quien realizo la etiqueta, la fecha de almacenamiento, el lugar o nombre del laboratorio del cual se generaron los residuos y, en lo posible, los pictogramas de peligrosidad. A continuación de muestra un ejemplo de etiqueta para los residuos de laboratorio pertenecientes al Grupo 1.

¿Cuál es la diferencia entre vidrio y cristal?

El vidrio es un sólido inorgánico amorfo, el resultado de la fusión de materias como la sílice, la sosa o la cal que pasan a un proceso de enfriamiento antes de que los átomos se hayan organizado en una estructura cristalina; mientras que la estructura del cristal es por el contrario ordenada. Los átomos e iones se encuentran organizados de forma simétrica en celdas elementales que se repiten indefinidamente formando una estructura cristalina.

¿Cuál es la diferencia entre un material volumétrico graduado y un material volumétrico aforado?

Tabla 2. Clasificación de los residuos producidos en un laboratorio de química. [2]

Imagen 2. Ejemplo de una etiqueta para los residuos de laboratorio. [2]

La diferencia radica en que un material volumétrico graduado tiene un cierto error en las medidas y no son volúmenes completamente exactos. Estos instrumentos marcan un volumen junto a un + o - indicando que hay una pequeña variación. Por lo contrario, el material aforado tiene el volumen indicado en el recipiente y es exacto. El término aforado significa que hay una marca de nivel; y el término graduado significa que hay más de una marca de nivel con divisiones intermedias para apreciar el volumen contenido en los distintos niveles. En otras palabras, el material volumétrico aforado no marca la variación de volumen y el gradual sí.

¿Cuál es la diferencia entre agua destilada, desionizada y potable?

El agua destilada es aquella a la que se le ha eliminado prácticamente la totalidad de impurezas e iones mediante destilación (el agua llega a su punto de ebullición, se recogen sus vapores, y finalmente se condensan). La destilación no sólo elimina los iones, sino también otros contaminantes solubles, sin embargo, puede contener pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos. El agua desionizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los sodio, calcio, hierro, cobre; y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio iónico. Y el agua potable se obtiene de un proceso que extrae microorganismos, partículas y metales que puedan ser dañinos al organismo. Dicha agua queda siendo apta para el consumo humano.

PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS

¿Cuáles aditamentos de seguridad tiene el laboratorio de química en el que realizaste la práctica? ¿Cuál es su función?

REPRESENTACIÓN NOMBRE FUNCIÓN

Salida de emergencia

Es una estructura de salida especial para emergencias, tales como un incendio: permite una rápida evacuación mediante el uso de salidas regulares y especiales. También proporciona una alternativa si la ruta a la salida normal es bloqueada.

Lavaojo de emergencia

Es un dispositivo de seguridad que forma parte del equipamiento de laboratorio, destinado a proteger los ojos de una persona tras un accidente en el que hayan podido penetrar materiales contaminados o sustancias extrañas.

Ducha de emergencia

Son equipos de emergencia usados para entregar los primeros auxilios a personas que se fan accidentado con partículas proyectadas o con salpicaduras de productos químicos o líquidos peligrosos e irritantes.

Botiquín

Elemento destinado a contener los medicamentos y utensilios indispensables para brindar los primeros auxilios o para tratar dolencias comunes.

Extintor

Es un artefacto que sirve para apagar fuegos. Consiste en un recipiente metálico que contiene un agente extintor de incendios a presión, de modo que al abrir una válvula el agente sale por una boquilla la cual se debe dirigir a la base del fuego.

Plano General(Evacuación)

Es una descripción general de las rutas que se deben tener en cuenta para una rápida evacuación en casos de emergencia.

¿Qué tipos de extintores existen y qué clase de fuego puede controlar cada tipo de extintor?

Clasificación de tipos de fuego: Rangos A, B, C, D, y K [4]

CLASE A. Para incendios en los que están implicados materiales combustibles sólidos como madera, viruta, papel, goma y numerosos plásticos, que requieren los efectos térmicos de enfriamiento.

CLASE B. Fuegos en heptano normal con profundidad de 2 pulgadas. Incendios en los que están implicados líquidos combustibles o inflamables, gases inflamables, grasas y materiales similares en los que la extinción queda asegurada con mayor rapidez.

CLASE C. Incendios en los que están involucrados equipos eléctricos de baja tensión. El agente extintor no debe ser conductor de la electricidad.

CLASE D. Incendios en los que están implicados ciertos metales combustibles como magnesio, titanio, circonio, sodio, potasio, etc., que requieren un medio extintor absorbente térmico no reactivo con los metales en combustión.

CLASE K. Son los originados por diversos medios de cocción como grasas, aceites o manteca, comestibles.

Clasificación de los extintores: [4]

EXTINTORES DE AGUA: La impulsión se realiza mediante un gas a presión incorporado al cuerpo de la botella con botellín auxiliar. Se aplica en fuegos clase A.

Tabla 3. Aditamentos de seguridad que tiene el laboratorio de química. [3]

EXTINTORES DE POLVO: La impulsión del polvo se produce al actuar la presión del gas CO 2 o N2, comprimidos en un botellín, o bien mediante la presión incorporada en la misma botella del polvo. Se fabrican tres tipos: polvo seco, aptos para fuegos clase B y C (gasolina, alcohol, cera, pinturas, equipos eléctricos energizados); polvo antibrasa, eficaces para fuegos clases A, B y C; y polvo especial para fuegos clase D.

EXTINTORES DE ESPUMA: Pueden ser de espuma física o química, son útiles para fuegos de clase B, y aceptables para maderas, papel, tejidos, etc.

EXTINTORES DE CO2: También conocidos como nieve carbónica, la impulsión se genera por la propia presión que genera el CO2, que contiene la botella. Es útil para pequeños fuegos de clase B y C y fuegos en instalaciones eléctricas.

EXTINTORES DE HALÓN: Se realiza normalmente con nitrógeno a presión. Su poder extintor supera al CO2. Son excelentes para fuegos eléctricos, adecuados para fuegos clase B y aceptables para fuegos clase A y C.

¿Qué significan las letras y números que aparecen en los implementos de laboratorio?

¿Qué debe tener en cuenta para seleccionar los materiales y equipos de laboratorio para una práctica?

¿En qué se relaciona el trabajo en laboratorio con una industria?

La relación que existe entre el trabajo de laboratorio y la industria se fundamenta en que el trabajo de laboratorio tiene la capacidad de controlar las pequeñas variables que influyen en un proceso, obteniendo los resultados generales del mismo y los cuales se esperarían obtener a nivel industrial; de esta manera, encontrar la variable critica que será la principal pauta para transformar el proceso a escala industrial.

¿Cómo se puede identificar que un implemento tiene mayor nivel de precisión y/o exactitud que otro?

La precisión de un instrumento se calcula con la mínima medición que la persona puede observar, a simple vista, en el instrumento; dicho valor se divide por la unidad de medición registrada en el implemento. En este orden de ideas, será más preciso el instrumento que tenga como resultado el menor valor numérico de la división.

CÁLCULOS EXPERIMENTALES

PARTE 1

De la tabla 1 se obtienen los datos de la densidad del agua por medio de la ecuación

ρ= maguaV picnómetro

(1)

Donde la masa del agua se determina por la diferencia entre la masa del picnómetro + agua y la masa del picnómetro vacío; y el volumen del picnómetro está fijado en 5ml.

De lo anterior se obtiene la tabla.

Medida 1 2 3 4 5Densidad del agua [g/ml] 1,136 1,132 1,139 1,127 1,139

MEDIA: Es una medida de la tendencia central del valor de una variable, luego se suman los N datos y se divide esto en N.

De esto se obtiene una densidad promedio de ρ=1,135g /ml.

MEDIANA: Ordenando los datos de menor a mayor obtenemos: 1,127- 1,132- 1,136- 1,139- 1,139; de donde analizamos la mediana de los datos que es 1,136.

DESVIACIÓN RESPECTO A LA MEDIA: Se resta a todos los datos de densidad del agua el promedio de estos obtenido anteriormente (media)

Ejemplo: 1,136 –1,135=1 x10−3

Medida 1 2 3 4 5Desviación Respecto a M 1 x10−3 3 x10−3 4 x10−3 8 x10−3 4 x10−3

VARIANZA: La varianza es una medida de la dispersión de la probabilidad de una variable, se calcula como:

σ 2=∑i

(x i−x)2

N(2)

σ 2=(1,136−1,135)2+(1,132−1,135)2+(1,139−1,135)2+(1,127−1,135)2+(1,139−1,135)2

5

Luego la varianza es σ 2=2.12x 10−5.

DESVIACIÓN ESTANDAR: Raíz cuadrada de la varianza σ=√σ2. (3)

Luego σ=4.6 x 10−3

COEFICIENTE DE VARIACIÓN: Relación entre la desviación típica de una muestra y su

CV=σx

(4)

Por lo tanto CV=4,6 x 10−3

1,135=4,052 x10−3.

DESVIACIÓN ESTANDAR RELATIVA: Se determina por la densidad relativa del agua a 22 °C luego reemplazamos el valor de la media por este nuevo valor de densidad.

La densidad del agua a 22 °C y 1atm de presión (101325 Pa) es de 997,86 kg/m 3, realizando la conversión de unidades se obtiene que la densidad relativa es ρrela=0 ,997g /ml. [Recurso en línea: www.vaxasofthware.com. “Densidad del agua líquida entre 0°C y 100°C”]

Luego σ 2relativa=0,0189.

PARTE 2

De la tabla 2 se calcula el volumen del agua por medio de la relación entre la masa del agua y la densidad promedio (media) hallada en la PARTE 1.

V=Masa Aguaρ

(5)

De donde se obtiene los siguientes resultados.

Medida 1 2 3 4 5Volumen del Agua 4,278 4,309 4,310 4,317 4,302

MEDIA: Volumen promedio del conjunto de datos, utilizando la ecuación (1).

V= 4,278+4,309+4,310+4,317+4,3025

=4,303ml.

MEDIANA: Ordenando los datos de menor a mayor: 4,278 – 4,302 – 4,309 – 4,310 – 4,317.

Luego la mediana es 4,309.

DESVIACIÓN RESPECTO A LA MEDIA: Diferencia del dato de volumen del agua respecto a la media.

Medida 1 2 3 4 5Desviación Respecto a M 0,025 6 x10−3 7 x10−3 0,014 1 x10−3

VARIANZA: Utilizando la ecuación (2).

σ 2=(4,278−4,303)2+(4,309−4,303)2+(4,310−4,303)2+(4,317−4,303)2+(4,302−4,303)2

5

Luego σ 2=1,81x 10−4

DESVIACIÓN ESTÁNDAR: Por medio de la ecuación (3).

σ=√σ2=0,013COEFICIENTE DE VARIACIÓN: Finalmente con la ecuación (4) determinamos el coeficiente de variación.

CV=0,0134,303

=0,003

CONCLUSIONES

• El picnómetro es un excelente instrumento para medir densidades gracias a su calibración, ya que de esta manera que puede obtenerse un volumen con gran precisión.

• El error estadístico o incertidumbre estadística se disminuye al aumentar el número de medidas, disminuyendo con ello la desviación estándar.

• Diferencias entre la densidades experimentales obtenidas en relación a las teóricas presentes en la literatura pudieron deberse al mal funcionamiento de la balanza presente en el laboratorio.

• Materiales volumétricos como la pipeta aforada son apropiados para medir volúmenes mayores a los que permite medir el picnómetro con igual precisión.

• Sustancias como la acetona son utilizadas en la limpieza de material de laboratorio gracias a su alta volatilidad permitiendo que se evaporen rápidamente y evite la acumulación de residuos o impurezas en los instrumentos de medición.

BIBLIOGRAFÍA

[1]Guía de seguridad para el trabajo en el laboratorio. Recurso en línea. Disponible en: http://www.ing.unp.edu.ar/asignaturas/quimica/practicos_de_laboratorio_pdf/seguridad_laboratorio.pdf. Acceso 8 mayo 2015.

[2]UNIVERSIDAD DE CORDOBA. Protección ambiental. Recurso en línea. Disponible en: https://www.uco.es/servicios/dgppa/index.php/proteccion-ambiental/gestion-de-residuos/84. Acceso 12 de mayo de 2015.

[3]UNIVERSIDAD DE SEVILLA. Normas de seguridad en el laboratorio. Recurso en línea. Disponible en: http://departamento.us.es/depquiorg/docencia/Normas_seguridad_laboratorio.pdf. Acceso 12 de mayo de 2014.

[4]FUNDACIÓN IBEROAMERICANA DE SALUD OCUPACIONAL. Uso de extintores de incendio. Recurso en línea. Disponible en: http://www.fiso-web.org/imagenes/publicaciones/archivos/4129. pdf. Acceso 20 de mayo de 2015.

[5] RANGEL MUÑOZ, Ingrid Nathaly. Cuaderno de apuntes de Análisis de Variables. Universidad Industrial de Santander. Escuela de Ingeniería química. 2013.

[6] Manual de Operación Normas de Seguridad de laboratorios de Química, Microbiología, Prevención de Riesgos, Bioprocesos y Agrícola. Recurso en línea. Disponible en: http://colabora.inacap.cl/sedes/ssur/Normas%20y%20Reglamentos/Informe%20Seguridad%20y%20Normas%20de%20Laboratorio.pdf. Acceso 20 de mayo de 2105.