Manual de laboratorio




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MANUAL DE LABORATORIO




QUÍMICA GENERAL
OBJETIVOS GENERALES
1. Proporcionar a los estudiantes de Ingeniería las técnicas experimentales básicas en Química, que son esenciales para la profundización en los distintos campos de su actividad profesional.

2. Suministrar a los estudiantes los métodos más actualizados en química, en la parte experimental, para que ellos a su vez logren encontrar su aplicabilidad en cada una de sus especialidades.

3. El laboratorio suministrará una herramienta útil para relacionarlo con los conocimientos tratados previamente en la parte teórica y se convierta así en un programa que resultará en un viaje apasionante en el descubrimiento de las leyes y teorías que rigen la materia.

4. Para aquellos estudiantes donde la química será definitivamente su área fundamental el contenido del Laboratorio le proporcionará las herramientas adecuadas para manejar los conceptos y la bibliografía básica.

5. Se busca que el estudiante al finalizar el curso esté en capacidad de manejar el material fundamental y equipo básico utilizado en Química.

6. Se pretende que con la elaboración de las Guías de Laboratorio, el estudiante pueda relacionar sus conocimientos teóricos con los hechos experimentales.

7. Los experimentos están planteados de tal manera que el estudiante al finalizar el Laboratorio tenga un conocimiento claro acerca de la estructura de la materia.

INSTRUCCIONES GENERALES DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA

Las siguientes instrucciones son para crear dentro del laboratorio un ambiente propicio para la experimentación y el aprendizaje es por ello que se exige el cumplimiento de cada una de las normas para proveerles protección, seguridad, orden, etc. Cualquier infracción de las reglas resultará en la aplicación del reglamento disciplinario de la Universidad por “falta de cooperación” en el laboratorio de química.

Normas Generales de Seguridad

1. Es obligatoria la puntualidad y la asistencia, al igual que el uso de la gabacha.

2. Siempre mantenga su puesto limpio y ordenado. Un mesón de trabajo limpio no solamente es seguro, sino que también lo previene de obtener resultados imprecisos. Mantenga siempre tapados los frascos de los reactivos y déjelos en sus estantes inmediatamente después de utilizarlos.
3. Asegúrese que los pasillos entre los mesones y las salidas del laboratorio se encuentren siempre libres de cualquier obstáculo.
4. Usar la pipeta con la boca está prohibido. Use siempre una bomba para pipeta o una jeringa que encuentra en el laboratorio. Si no sabe como usarla consulte al Instructor o Profesor.
5. Cuando tenga que aplicar fuerza a material de vidrio (por ejemplo insertar un termómetro o varilla en un tapón de caucho) envuelva una toalla al rededor de las manos. La herida que produce el vidrio cuando se rompe es la fuente de accidentes más común en el laboratorio.

6. No abandone su lugar cuando en este se halle alguna reacción o equipo en proceso.

7. Muchas sustancias orgánicas son volátiles y muy inflamables. No caliente estas sustancias o sus soluciones en vasos abiertos o directamente a la llama; tampoco deje cerca de la llama los recipientes de tales sustancias, ni intente trasvasarlos sobre mesones que tengan algún mechero encendido.

8. Lea cuidadosa y completamente las instrucciones de cada experimento antes de llegar al laboratorio. En ellas Ud. encuentra referencias de los procedimientos que son potencialmente peligrosos, pero si Ud no está seguro de conocer la peligrosidad de un procedimiento, consulte con su instructor. Además se espera que Ud. lea y comprenda perfectamente la información que se presenta en la introducción de cada experimento con respecto a los peligros asociados con la manipulación de las sustancias químicas en particular y con el manejo de aparatos y equipos.
9. Deje sus mochilas, chaquetas y cualquier otro implemento que no necesite en el laboratorio en los casilleros dispuestos para tal fin. Sobre su mesa solamente debe tener lo necesario para tomar las debidas notas, y la guía de laboratorio.
10. Avise a sus compañeros si Ud va a trabajar con sustancias peligrosas o de mal olor.
11. No devuelva reactivos sobrantes sin usar a los recipientes originales.
Trátelos como materiales de desecho.
12. Use estrictamente la cantidad de reactivo que vaya a necesitar.
13. No desperdicie ningún recurso del laboratorio: ni reactivos, ni agua destilada, ni papel toalla, etc.
14. Nunca pruebe las muestras. Muchas sustancias orgánicas y algunos materiales inorgánicos son tóxicos por absorción a través de la piel, por ingestión o por inhalación. Debe evitarse el contacto de líquidos con la piel mediante el uso de guantes apropiados.
15. No pese las sustancias sólidas directamente sobre el platillo metálico de la balanza.
16. Muchos equipos del Laboratorio son delicados y muy costosos. Bajo ninguna circunstancia use un equipo sin haber recibido instrucciones previas. Ante cualquier duda consulte siempre con su instructor o Docente.
17. Es terminantemente prohibido comer, beber o fumar dentro del laboratorio.
18. No corra ni juegue dentro del laboratorio.
19. Cuando salga del laboratorio lávese bien las manos antes de comer o beber.
20 .Cinco minutos antes de terminar el periodo debe limpiar su lugar, al igual que el equipo que haya utilizado el cual debe quedar limpio seco, sin etiqueta.
Precauciones y Primeros Auxilios

  1. Siempre agregue el ácido al agua y nunca agua al ácido.

  2. Cuando se derrame algún ácido o una base limpie lo más que pueda con suficiente papel toalla sin permitir que los líquidos entren en contacto con su piel. Inmediatamente se procede a lavar con suficiente agua la superficie mojada por el ácido o la base.

  3. En caso de que alguna sustancia se haya derramando sobre usted acuda de inmediato alguna fuente de agua dejando fluir suficiente agua sobre las áreas

  4. afectadas para lavar cualquier residuo de dichas sustancias. Las quemaduras por calor deberán ser tratadas de la misma manera.

  5. En caso de que algunas de estas situaciones ocurra notifique de inmediato al instructor o docente.

  6. Recipientes como beakers, frascos volumétricos. Erlenmeyers etc. Que contengan líquidos volátiles deberán ser cubiertos según se indique en la guía de laboratorio.


Preparación del Informe de Laboratorio
El Informe de Laboratorio debe contener lo siguiente, se entrega a los tres días de realizada la practica de laboratorio.


  1. Nombre y Número de la Práctica de laboratorio.

  2. Objetivos de la Práctica de laboratorio.

  3. Resultados.

  4. Observaciones.

  5. Conclusiones.

  6. Recomendaciones

  7. Cuestionario.

  8. Anexos.

  9. Bibliografía


Guía de Laboratorio No 1

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS
I. Introducción
La ley de las proporciones definidas, propuesta primeramente por Joseph Proust en 1799, establece que un compuesto puro consiste siempre de los mismos elementos combinados en la misma proporción por peso. El compuesto agua, por ejemplo, está siempre formado por los elementos hidrogeno y oxígeno, en la misma proporción: 11.19 % de hidrogeno y 88.1 % de oxigeno por peso, y 2 de H y 1 de O por moles.
Esto trae como consecuencia que en las reacciones químicas, un peso relativo definido de reactantes produzca un peso relativo definido de productos. Por ejemplo: si el peso de un ácido que se requiere para neutralizar una base, es de 2.35 veces el peso de la base, esta relación será cierta sin importar que se refiera a unos pocos miligramos, kilogramos o toneladas, esta ley es aplicable para cada reacción.
La ecuación balanceada de la reacción química de un ácido con una base nos da las proporciones por peso en que éstas reaccionan, como también el peso de los moles involucrados en dicha reacción. Así cuando el ácido clorhídrico (que es una solución de gas en agua), reaccionan con la base hidróxido de sodio (que es una solución de un sólido en agua), las proporciones por moles y por lo tanto por peso están indicadas en la siguiente ecuación

HCl + NaOH NaCl +H2O
La ecuación indica que 36.5 g (1mol) de HCl reaccionan con 40.0 g (1 mol)de NAOH para formar 58.5 g (1mol) de NaCl y 18.0 g (1mol) de agua. De esta ecuación podemos observar que la proporción molar de HCl y NaOH es de 1:1. La composición de NACl esta definida por peso, nada se saca con agregar un xceso de HCl, ya que solamente un ion de cloro se combina con uno de sodio para formar el compuesto NaCl. Si se le agrega un exceso de NaOH difícil de separar por ser sólidos los dos. Si se le agregara un exceso de HCl, por ejemplo:
Tenemos: 2HCl + NaOH NaCl + H2O + sobrante (HCl)

2 moles 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
El producto final seria una mezcla de NaCl y HCl racil de separa; ya que el HCl por ser un gas se evaporaría si se le calentara, dejando solo la sal NaCl
Factor limitante: En general, cuando se lleva a cabo una reacción química, uno de los reactivos se usa en exceso con respecto a la cantidad necesaria. El reactivo que no esta presente en exceso es el que determina que tanto producto puede obtenerse y por tanto se le denomina Factor limitante o reactivo limitante, por que limita la reacción, por que se consume antes que los otros reactantes.


II. Objetivo
1. Demostrar y comprobar la “Ley de las Proporciones Definidas”
2. Desarrollar habilidades en el uso y manejo de materiales y reactivos de laboratorio.

III. Materiales y equipo especial:
Materiales de laboratorio traer: Papel toalla, gabacha, par de guantes látez, tapa boca, Acido Clorhídrico y Hidróxido de Sodio.
Pipetas y capsula de evaporación (laboratorio)

Nota: Atiende las instrucciones sobre normas de seguridad para evitar accidentes en una actividad de laboratorio.
IV. PROCEDIMNIENTO:
Parte A


  1. Ajuste su anillo y rejilla metálica en el soporte universal, para que este a la altura de la llama del mechero




  1. Lave muy bien la capsula de evaporación, séquela y déle unas pasaditas por la llama del mechero para quitarle toda la humedad, déjela que se enfríe y pésela. Para manejar la capsula use una hoja de papel toalla.




  1. Vierta 10 ml de HCl en la capsula, recibiéndolo de la pipeta, también añada 10 ml de NaOH de otra pipeta.




  1. Coloque la capsula de evaporaciones la malla de centro cerámico que va puesta sobre un anillo de acero del soporte universal y caliente suavemente hasta obtener un residuo sólido de color blanco. En la obtención de este solido pueden haber perdidas por salpicaduras de la sal, para evitar que esto pase se debe regular la cantidad de calor que llega a la capsula, quitando por unos cuantos segundos el mechero y volviéndolo a colocar.




  1. Una vez obtenida la sal, deje que la capsula se enfríe completamente y pésela, para asegurarse que el residuo está completamente seco, caliente de nuevo la capsula y pese hasta obtener un peso constante.


Parte B
Repita el procedimiento de la parte A, pero ahora utilice un volumen de 20 ml para el HCl.

Hoja de Resultados
Parte A (con volúmenes iguales)
Peso de la cápsula vacía __________

Volumen de HCl __________

Volumen de NaOH __________
Peso de la capsula y el NaCl __________

Peso del NaCl __________

¿Perdió NaCl por salpicaduras? __________

Parte B (con un exceso de HCl)
Volumen de HCl __________

Volumen de NaOH __________

Peso de la capsula yel NaCl __________

Peso del NaCl __________

¿Perdiò NaCl por salpicaduras? __________

V. Cuestionario

  1. Escriba la reacción entre el NaOH y el HCL mostrando la proporción molar (reacción balanceada).

  2. Comparando la parte A y la parte B, ¿Obtuvo el mismo peso de NaCl en ambas? Si no lo obtuvo, ¿Qué cree usted que ocurrió?

  3. ¿Qué ocurrió con el exceso de HCl en Parte B?

  4. ¿Qué hubiese pasado si hubiéramos hecho este experimento con un exceso de NaOH en vez del HCl?

  5. Determine el número de gramos de NaCl que pueden obtenerse de 125 g de NaOH y 50 g de HCl y determine cual es el reactivo limitante?

  6. Compare el peso de NaCl obtenido en la parte A, con el peso obtenido en la parte B. Explique si su resultado prueba que se cumple la ley de las proporciones definidas?

  7. ¿Qué sucedió con el exceso de HCl? ¿Cómo se dio cuenta.

VI. BIBLIOGRAFÍA

1)Whitten. Química General. 2)Masterton, Slowinski, Stanitski. Química General Superior. Sexta Edición. Mc Graw-Hill. 3)Rosember. Química General. Mc Graw-Hill. Serie Shaum

Guía de Laboratorio Nº 2

TEMA: DETERMINACION DE LA FORMULA DE UN HIDRATO

I. Introducción

Los hidratos cristalinos son verdaderos compuestos químicos que tienen composición definida por el peso de sus constituyentes: una sal anhidra y agua; es decir, el hidrato es un compuesto que contiene moléculas de agua unidas estructuralmente en proporciones definidas, por esto es posible determinar la proporción entre estos dos constituyentes por medio de un punto. Por ejemplo: la fórmula del hidrato de cloruro de magnesio se escribe de la siguiente manera.

MgCl2 · 6H2O
Se usan los prefijos mono, di, tri, tetra, penta, hexa, repta, octa, etc. Para designar la cantidad de agua que tiene unida en su estructura. El hidrato anterior se lee cloruro de magnesio hexahidratado.
Algunos hidratos son tan inestables que pierden su agua aun a temperatura ambiente, cuando se deja en un recipiente abierto, un ejemplo seria el carbonato de sodio decahidratado.

Na2CO3 · 10H2O
Estos compuestos, al perder el agua se van convirtiendo en polvo, lo que queda realmente es la sal anhidra. Por el contrario hay otros compuestos que absorben la humedad del medio al dejarlos al aire libre, por ejemplo el sulfato de cobre anhidro.
Este comportamiento de perder o ganar agua, se debe a la diferencia de presión de vapor de agua entre el cristal y la atmósfera.
¿Cómo se calcula la fórmula de un hidrato?
Suponiendo que queremos averiguar ¿Cuántas aguas de hidratación tiene unidas el siguiente compuesto? : Co (NO3)2 · X H2O
Peso molecular H2O = 18 g/mol

Peso molecular de la sal anhidra Co (NO3)2 = 183 g/mol
Método de calcular las aguas de hidratación
A través de un cálculo directo con los datos obtenidos en el laboratorio.
Masa inicial del hidrato (sal anhidra + agua) = 2.00 g

Masa de la sal anhidra

(Después de sometida a calentamiento hasta llegar a peso constante) = 1.18 g

Masa del agua de hidratación

(Evaporada durante el calentamiento y obtenida por diferencia) = 2.00-1.18 = 0.82 g

Conversión de gramos a moles:
Moles de sal anhidra = 1.18 g x mol = 0.006448 mol

183 g
Moles de agua = 082 g x mol = 0.04555 mol

18 g

Proporción molar agua/sal = 0.04555 = 6.9789 moléculas de agua ≡ 7 0.006448
Es decir 7 moléculas de agua para cada molécula de sal anhidra
Entonces la fórmula del hidrato es: Co (NO3)2 7 H2O

En esta práctica aprenderemos tres conceptos más que son importantes en el análisis cuantitativo: El concepto de subestimación, sobreestimación y error en cuanto que el valor experimental se aproxime al valor real. Muchas veces en el trabajo práctico de laboratorio cometemos errores que afectan el valor cuantitativo de alguna sustancia o característica de la sustancia que es objeto de análisis. Estos errores tienden a alterar el valor experimental ya sea disminuyéndolo o aumentándolo.
Subestimación: Es el error cometido cuando asignamos a la sustancia o característica que es objeto de análisis un valor menor del que realmente tiene, es decir el que el valor experimental que se obtiene es menor que el valor real. Por ejemplo: del ejercicio anterior sabemos que el peso de las aguas de hidratación es de 0.82 g y se obtuvo por la resta de la masa inicial de hidrato menos el peso de la sal anhidra obtenida después del calentamiento. Pero si por algún error cometido se reportara el peso de la sal anhidra como 1.5 g entonces el peso de las aguas serian de 0.5 g y este valor es menor que el verdadero (Correcto) que es 0.82, por lo tanto, decimos que se cometió un error de subestimación de las aguas de hidratación.
Sobreestimación: Es el error cometido, cuando asignamos a la sustancia o característica que es objeto un valor mayor del que realmente tiene. Por ejemplo, si reportamos el peso de la sal anhidra como 100 g entonces el peso de las aguas de hidratación seria de 100 g , lo cual es un valor mayor que el verdadero que es 0.82, es decir que en este caso estamos cometiendo un error de sobreestimación de las aguas de hidratación

Error: es la diferencia entre un valor experimental y el valor verdadero (real)

Porcentaje de error se define como: (cantidad de error/medición total)(10)

Por ejemplo: 0.1 g de diferencia en 1.0 g representa el 10 % de error

Calculo: (cantidad de error/medición total)(100) : (0.1/1)(100) = 10%
En los siguientes ejemplos puede observarse como una cantidad determinada de desviación del valor real produce un mayor porcentaje de error entre menor es la cantidad medida.


Error

Medición

% de error

0.1 g

5.0

2

0.1 g

2.0

5

0.1 g

1.0

10


Por eso se recomienda ser más cuidadosos cuando la cantidad a medir o pesar sea un valor pequeño.
II. Objetivos
1. Mostrar y determinar la proporción definida de la formula química de un hidrato cristalino.
2. Determinar experimentalmente, la fórmula de un hidrato.
3. Desarrollar habilidades en el cuido uso y manejo de materiales y reactivos de laboratorio.

III. Materiales: Sulfato de Cobre II y Sulfato de Hierro II, capsula de porcelana, mechero, trípode, pinzas para capsula, espátulas y balanza analítica de 400 y 600 gramos.

Nota: Recuerde las normas de seguridad establecidas en la primer guía de laboratorio con la finalidad de evitar accidentes

IV. Procedimiento de la práctica
A- Limpie su capsula de porcelana, con papel toalla. Después, agarrándolo con pinzas (sin volver a tocarlo con las manos), séquelo en la llama de su mechero, teniendo cuidado de que no se ahume (por tener su mechero mal ajustado). Déjelo que se enfríe y pésela tomando el cuidado de manejarlo solamente con las pinzas o tenzas para crisol. Anote la masa en su hoja de resultado.
B- Coloque alrededor de 2.0 g de su compuesto hidratado directamente sobre la capsula de porcelana y péselo nuevamente hasta la máxima exactitud que pueda pesarse en la balanza. Anote la formula química de su compuesto. Haga los ajustes necesarios en la llama y el soporte. Primero separado del soporte, ajuste la altura de la llama hasta lograr la llama ideal, después mida la altura de la llama colocando el mechero a la par del soporte y ajuste la altura del anillo para que la punta caliente de la llama concuerde con el fondo del crisol debidamente colocado en el triángulo sobre el anillo. Caliente la capsula de porcelana y cuando el fondo del crisol este al rojo vivo déjelo así por unos 20 minutos más. Luego déjelo en la llama por unos 10 minutos más. Luego apague el mechero y deje enfriar la capsula de porcelana completamente, en el triángulo o sobre su platillo de pruebas invertido.
C-Pese nuevamente su capsula de porcelana. Vuélvalo a calentar por unos 5 min., déjelo enfriar nuevamente y péselo para comparar con el dato anterior. Si hay diferencia entre los dos pesos, vuelva a calentar y pesar hasta que el peso sea constante.

IV Anote sus resultados
Masa de capsula de porcelana (limpia y seca) ___________

Masa de capsula de porcelana, y sal anhidra ___________

Masa de la sal anhidra (antes) ___________
Masa del crisol, tapa y sal anhidra (después) Primera vez __________

Segunda vez __________

Tercera vez __________

¿Tiene una masa constante?________

Masa de la sal anhidra ________

Masa del agua ________
a. ¿Cuántas moléculas de agua lleva cada molécula de hidrato? Muestre los cálculos
b. Escriba la formula química del Anhidro ______________

Hidrato ______________
c. ¿tuvo que aproximar, para tener un numero entero, el número de aguas de la formula química anteriormente escrita? Si/no ______________
d. ¿Lo hizo por sub o sobreestimación? ______________

e. Brevemente describa su error

V. Cuestionario

1. ¿Qué Significa llegar al peso constante?

2. Enumere algunos errores que se pueden cometer en esta práctica y comente si estos sub o sobre estiman el número de agua en la fórmula?

3. Si después de hacer la práctica y los cálculos correspondientes le saliera la fórmula de una sal hidratada como AB * 6.6 H2, ¿Qué haría usted para decidir si son seis o siete moles de agua de hidratación?

4. Se quiere medir experimentalmente la densidad del agua de coco. Al momento de transferirla para medir su volumen, le cayeron pedacitos de la carne del coco y obtuvieron su volumen en la probeta. Para obtener la masa, pasaron el agua por un colador que detuvo el pedazo de carne, pesaron este volumen de agua y obtuvieron la masa en gramos. ¿Este error subestimaría o sobreestimaría la densidad del agua de coco? Explique.

VI. Bibliografía

- Whitten. Química General.

-Masterton, Slowinski, Stanitski. Química General Superior. Sexta Edición. Mc Graw-Hill.

-Rosember. Química General. Mc Graw-Hill. Serie Shaum


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