PRÁCTICA No 1 y 2

QUIMICA GENERAL Y LABORATORIO

RECONOCIMIENTO DE MATERIALES DE LABORATORIO, NORMAS DE SEGURIDAD DE TRABAJO EN EL LABORATORIO Y MEDIDAS DE PESO Y VOLUMEN: TRATAMIENTO DE DATOS.

GENERALIDADES

La química, como ciencia natural experimental, requiere del trabajo en el laboratorio no sólo como elemento comprobatorio de los fundamentos teóricos de la disciplina, sino también para el desarrollo de destrezas básicas de laboratorio necesarias para la utilización de equipos e implementos en el desarrollo de experiencias prácticas y en la labor profesional. En este sentido se hace necesario conocer tanto los diversos equipos y materiales que se utilizan en un laboratorio de química, como las normas de seguridad y prevención de trabajo en el mismo.

OBJETIVOS

1. Conocer el uso de diversos materiales de laboratorio.2. Apropiarse de la importancia de cumplir las normas de seguridad de trabajo en el laboratorio.3. Adquirir la destreza en el uso de la balanza y algunos instrumentos para medir volumen

MATERIALES, EQUPOS Y REACTIVOS

Materiales Balanza Probeta graduada de 100 mLVaso de 100 mL Tubo de ensayoVaso de 250 mL Bureta de 25 mLErlenmeyer de 50 mL Balón aforado de 100 mLErlenmeyer de 100 mL Moneda

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PROCEDIMIENTOS

Parte 1:1. Observe las imágenes de algunos implementos de laboratorio y compárelo con el material real.

Figura No. 1

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Figura No. 2

Parte 2:2. Complete el siguiente cuadro. Consulte el uso de cada material de laboratorio.

MATERIAL USOErlenmeyer

Condensadores

Beakers

Probetas

Buretas

Pipetas

Termómetros

Mecheros

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Crisoles

Aros

Pinzas

Nueces

Cápsula de evaporación

Picnómetros

Balanzas

Matraz volumétrico

Embudos

Tubos de ensayos

Frasco Lavador

Agitadores de vidrio y mecánico

Vidrio reloj

Gradilla

Mortero

Embudos de Bücher

4. Elabore una clasificación de materiales según su uso: Volumétricos De calentamiento De sostenimiento Otros usos

5. Socialice las normas de trabajo en el laboratorio.Normas de trabajo en el laboratorio

Nunca trabaje sólo en el laboratorio. Experiencias no autorizadas no deben realizarse. No consuma alimentos, ni beba ningún alimento. Se prohíbe fumar en el laboratorio. Siempre utilice los implementos de protección como gafas, guantes, batas entre otros. Lea cuidadosamente las instrucciones de los reactivos antes de trabajar con ellos. Conozca los símbolos de

riesgos en las etiquetas. Cuando trabaje con fuego tenga la precaución de recogerse el cabello (si es largo) Nunca apunte la boca de los tubos de ensayo hacía usted o hacía un compañero. No exponga al fuego los reactivos inflamables. Trabaje lejos de fuentes de agua cuando trabaje con reactivos que reaccionan violentamente con agua. Sepa siempre lo que hace. Cuando termine de trabajar asegúrese que las fuentes de gas, luz y agua queden cerradas.

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Primeros auxilios en el laboratorio.

En caso de accidente siga algunas reglas básicas de atención inmediata.

Informe cualquier accidente, tan pequeño que sea. Si cae ácido en sus ojos, enjuáguelo con suficiente agua durante unos 15 minutos. Inmediatamente

enjuague con solución diluida de bicarbonato de sodio y enjuague nuevamente con agua. Si cae base en sus ojos, enjuáguelo con suficiente agua durante unos 15 minutos. Inmediatamente

enjuague con solución diluida de ácido bórico y enjuague nuevamente con agua. Si cae otra sustancia química en sus ojos, enjuáguelo con suficiente agua durante unos 15 minutos. Se

recomienda la asistencia de un médico. Si se derrama una cantidad de ácido en su piel, enjuague el área afectada con suficiente agua y aplique

una pasta de bicarbonato de sodio durante unos minutos. Luego enjuague con agua. Si se derrama una cantidad de base en su piel, enjuague el área afectada con suficiente agua y aplique una

solución de ácido bórico durante unos minutos. Luego enjuague con agua. Utilice las instrucciones de un botiquín en case de quemaduras y cortaduras.

2.3 Fundamentos Teóricos

Las medidas de peso y volumen son fundamentales en la ciencia experimental como la química. Lo importante es aprender a usar con propiedad éstas medidas haciendo énfasis en la precisión y en las cifras significativas.

2.3.1 La Balanza

Fig. 2.1 Balanza analíticaLa balanza es uno de los instrumentos más importantes en un laboratorio de química. Existen diferentes tipos de balanzas, algunas son de alta precisión ( de orden de 0. 00001 g), llamadas balanzas analíticas, otras de baja precisión y pueden registrar la masa de un objeto con una o dos cifras decimales.Antes de usar la balanza consulte el manual de operación o pida instrucciones al profesor. Tenga presente que algunas sustancias químicas pueden ser corrosivas y al colocarlas directamente sobre los platillos pueden deteriorarlos. Utilice el papel filtro, el vidrio de reloj, o cualquier otro recipiente para pesar.

2.3.2 Tratamiento de datos

Toda operación de medida está sujeta a errores o incertidumbres; la confiabilidad de los resultados depende de la exactitud del instrumento y del cuidado con que se realice la medición. Sin embargo siempre se cometerán errores de tipo instrumental y humano. Suponga que se pesa un vaso de precipitados en una misma balanza durante cuatro sesiones diferentes y que se obtuvieron los siguientes resultados: 20.52; 20.45; 20.40 y 20.43 g. Estas diferencias podrían relacionarse con errores instrumentales o con errores personales. Con esta serie de datos podría preguntarse ¿ Cuál es el mejor resultado y cual es la incertidumbre de éste?. Preguntas como éstas sólo se podrán responder haciendo el tratamiento estadístico de los datos.

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En este curso, el resultado, R de una serie de medidas se reportará como el valor promedio (X) de la serie más o menos el valor de la desviación media (dm).

R = X ± dm2.3.2.1 La Media: La media, media aritmética y promedio (X) son términos sinónimos, se obtiene dividiendo la suma de los resultados de una serie de medidas por el número de determinaciones: La media de una serie de medidas como las del ejemplo anterior se calcula así:

20.52 + 20.45 + 20.40 + 20.43Media = (X) = ---------------------------------------------- = 20.45

4La medida en este caso representa el mejor valor; pero no garantiza que sea el valor verdadero. El valor verdadero en una ciencia experimental no existe; porque el error siempre estará presente en toda determinación. En consecuencia el valor que se acepta como verdadero corresponde al promedio de una serie de determinaciones realizadas por un grupo de expertos en el tema.

2.3.2.2 Precisión y exactitud: Estos dos términos a menudo se confunden y por eso es importante diferenciarlos. Una medida puede ser precisa y al mismo tiempo inexacta. Por ejemplo, considérese una serie de tiros al blanco. La exactitud se refiere a lo cerca del centro del blanco donde cae cada tiro y la precisión que tan cerca caen entre sí los diversos tiros.

En la figura 2.2a la exactitud y la precisión son buenas; en cambio, en la figura 2.2b hay buena precisión y poca exactitud. Lo ideal es que toda medida sea precisa y exacta al mismo tiempo.

(a) (b)Exactitud y precisión Buena precisión y

Poca exactitud

Fig. 2.2 Exactitud y precisión.

La precisión se refiere a la reproducibilidad o concordancia de los resultados de una serie de medidas que se han realizado de idéntica forma. Existen varios métodos para evaluar la precisión de los resultados de una serie de medidas, como la desviación respecto a la media, la desviación media, ó la desviación estándar y la varianza. En este curso sólo trataremos las dos primeras: Desviación respecto a la media di: Consiste en tomar la diferencia, sin tomar en cuenta el signo, entre un valor experimental ( Xi) y la media de la serie (X):

Desviación respecto a la media = di = Xi – XConsideremos los siguientes datos:X1 = 20.52; X2 = 20.45; X3 = 20.40; X4 = 20.43La media y la desviación respecto a la media serán:Media = (X) = 20.45

Desviación respecto a la media:d1 = X1 - X = 20.52 – 20.45 = - 0.07d2 = X2 – X = 20.45 – 20.45 = 0.00

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d3 = X3 – X = 20.40 – 20.45 = - 0.05d4 = X4 – X = 20.43 – 20.45 = - 0.02

Desviación promedio: Desviación promedio o desviación media corresponde a la media aritmética del valor absoluto de las desviaciones individuales.

(d1 + d2 + d3 +……+ dn )Desviación media = dm = ---------------------------------

n La desviación media del ejemplo anterior es:

(0.07 + 0.00 + 0.05 + 0.02)dm = ------------------------------------ = 0.04

4

Resultado: El resultado de la serie de medidas del ejemplo es: R = 20.45 ± 0.04. Donde 20.45 corresponde al valor promedio de la serie y 0.04 a la desviación media.

2.3.3 Cifras Significativas Siempre que se reporte el resultado de una medición se debe hacer solo con un determinado número de dígitos que indiquen la precisión con que se hizo la medida.Por ejemplo, los números 21.3 y 21.341 correspondes al peso de una sustancia medido en dos balanzas diferentes. Según los números, el primer resultado se obtuvo con una precisión de ± 0.1 g y el segundo, con una precisión de ± 0.001 g. En este caso, el último dígito (3 en 21.3 y 1 en 21.341) es una cifra estimada por el observador y puede variar según su punto de vista.

Las cifras significativas de un número son las que se leen con certeza en un instrumento de medida, más una que se lee por aproximación. De acuerdo a lo anterior, el primer resultado (21.3) está expresado con tres cifras significativas, es decir el 2 y el 1 se conocen con certeza; pero existe incertidumbre con el 3 ( esta valor es estimado por el observador y no depende del equipo). El número de cifras significativas del en el segundo resultado (21.341) es de cinco, en donde los números 2, 1, 3, y 4 se conocen con certeza, presentándose incertidumbre en el último dígito, el 1.

2.3.3.1 Reglas para determinar el número de cifras significativas En el trabajo científico siempre debe tenerse el cuidado de anotar el número adecuado de cifras significativas. En general es muy fácil determinar cuántas cifras significativas hay en un número si se siguen las siguientes reglas: Cualquier digito diferente de cero es significativo. Ej: 845 cm. Tiene tres cifras significativas. Los ceros ubicados entre dígitos distintos de cero son significativos: 405 Kg. Tiene tres cifras significativas. Los ceros a la izquierda del primer dígito diferente de cero no es significativo. Estos ceros se utilizan para

indicar el lugar del punto decimal. 0.00034 kg. Tiene dos cifras significativas. Si un número es mayor que 1, todos los ceros a la derecha del punto decimal son cifras significativos. 3.040

m. tiene cuatro cifras significativas. Para números que no tienen punto decimal, los ceros ubicados después del último digito distinto de cero

pueden ser o no cifras significativas. Así, 400. puede tener una, dos o tres cifras significativas. Sin embargo utilizando la notación científica se evita esa ambigüedad. Puede expresarse como:

4 X 102 para una cifra decimal, 4.0 X 102 para dos cifras significativas, o 4.00 X 102 para tres cifras significativas.

En la adición y sustracción, la respuesta no puede tener más cifras significativas a la derecha del punto decimal que cualquiera de los números originales. Ej.:

89.332 2.097 + 1.1 -- 0.12 ---------------- --------------

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90.432 Se redondea a 90.4 1.977 -> Se redondea 1.98

Nota: Cuando se redondear un número se eliminan los dígitos que siguen a los que se conservan teniendo en cuenta que si el numero que se elimina es mayor o igual a cinco, el último digito se aproxima al siguiente digito. EJ. Si el número es 1.977 y se va expresar con dos cifras decimales, la respuesta es 1.98.

En la multiplicación y división, el número de cifras significativas del producto o el cociente resultante, estará determinado por el número original que tiene menor número de cifras significativas. Ej:

2.8 x 4.5039 = 12.61092 -> se redondea a 13

6.85 ---------- = 0.0611388789 se redondea a 0.0611 112.04

Parte 3. Peso: El profesor hará una breve descripción de la balanza indicando sus partes, su precisión y la forma como se usa. Pese cinco veces y con la precisión indicada cada uno de los siguientes objetos: Una moneda Un vaso de precipitado seco Un elermeyer seco Un objeto suministrado por el profesor.Nota: En cada pesada utilice una pinza para manipular los objetos. De este modo se evitan errores en el aumento de peso debido a la grasa o humedad que le pueda quedar adherida al objeto o al recipiente cuando se manipula directamente con las manos.

Parte 4. Volumen1.Examine los distintos tipos de probetas de que dispone, clasifíquelas, indique su capacidad, su precisión y el

material de que están elaboradas.2.Use la probeta apropiada para medir los siguientes volúmenes con una precisión de ± 0.1 mL:a) El contenido de un tubo de ensayo lleno de agua.b) El contenido de un vaso de precipitado lleno con 50 mL de agua. Transfiera el contenido a una probeta y registre su volumen. ¿ Qué observa?.c) Mida 100 mL de agua en una probeta con una precisión de ± 0.1 mL; luego con cuidado , tratando de no perder una solo gota de agua, transfiera el contenido a un balón aforado de 100 mL ¿Qué observa?.d) Mida 25 mL de agua en una bureta, transfiéralos a una probeta graduada y registre su volumen. Anote las observaciones.e) Mida 10 mL de agua en una pipeta, transfiéralos a una probeta graduada y registre su nuevo volumen . ¿Qué observa?Resultados

Parte 1. Masa

Lectura 1 2 3 4 5 Promedio Desviación

Media

Resultado

Moneda

Vaso

Erlenmeyer

Muestra

Parte 2. Volumen.1. Volumen de agua en el tubo de ensayo _____________ mL2. Volumen de agua en el vaso de precipitado _____________ mL3. comentarios y observaciones de los literales b, c, d y e

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RECOMENDACIONES.

Es importante conocer las reglas de disposición de materiales y reactivos químicos usados, con el propósito de no causar contaminación.

REFERENCIAS1. CHANG Raymond. Química. McGraw-Hill.2002.2. Brown, LEMAY, BURSTEN. Química. La ciencia Central. 9 Ed. Pearson-prentice Hall3. DAY, R.A y UNDERWOOD, A. L. Química analìtica cuantitativa. 5 ed., México: rentice- Hall

Hispanoamericana, 1989. p. 693 – 720.4. GARZON, Guillermo, Fundamentos de Química General. 2 ED. Bogotá. McGraw- Hill, 1989 p.

377- 379.