LICENCIATURA EN GEOQUÍMICA LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II (5211) GUIA DE LABORATORIO

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1 UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE CIENCIAS INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA LICENCIATURA EN GEOQUÍMICA LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II (5211) GUIA DE LABORATORIO Prof. Liliana López Caracas Marzo de 2007

2 PRACTICA DE LABORATORIO 1. MEDIDAS Y ERRORES. La importancia de la medida. Exactitud y precisión. Notación científica. Cifras significativas. Sistema de medidas internacional SI. Unidades de longitud. Unidades de volumen. Unidades de masa. Medidas de densidad. Gravedad específica. Medidas de temperatura. Error de una medida. Calculo del error derivado de medidas. INTRODUCCIÓN La medida de un valor es fundamental en toda ciencia experimental. El entendimiento del concepto científico esta siempre basado en una medida. Por esta razón, es importante entender este concepto y cuando la medida realizada es correcta o presenta errores. Por esta razón los objetivos de esta práctica son los siguientes: OBJETIVOS 1. Conocer cuales son las principales fuentes de error cuando se realiza una medida. 2. Entender los conceptos de precisión y exactitud. 3. Aprender a calcular el error de una medida realizada en el laboratorio. ERRORES Los errores que se producen al medir una magnitud determinada pueden provenir de: La magnitud que se mide. El equipo utilizado. El operador que realiza la medida. Los errores inherentes a una medida se pueden clasificar, según su origen como errores DETERMINADOS E INDETERMINADOS. Un ERROR DETERMINADO es aquel que puede calcularse y el ERROR INDETERMINADO es debido a acciones fortuitas. El efecto de un error indeterminado sobre una serie de valores puede, a menudo, ser reducido a limites aceptables, pero nunca puede ser enteramente evitado. ERROR DETERMINADO O SISTEMÁTICO: Los errores de observación producidos por imperfecciones en el instrumento de medida o por deficiencias en el método experimental se denominan Errores Determinados o Sistemáticos. Este tipo de error puede ser constante o variar de forma regular. Algunas de las causas que pueden producir errores sistemáticos son las imperfecciones en el equipo de medida, mala operación del equipo con que se mide, la calibración incorrecta de un instrumento, la alteración de la constancia en las condiciones experimentales. Este tipo de error tiende a dar valores reproducibles. Son difíciles de eliminar porque la repetición de la medida no lo revela. ERROR INDETERMINADO O CASUAL: Los errores de observación producidos por descuidos momentáneos del experimentador o por pequeñas variaciones en las condiciones de experimentación se denominan Errores Casuales o Indeterminados. Este tipo de error puede ser descubierto ya que produce medidas poco reproducibles. Puede ser descubierto por repetición de la medida. PRECISIÓN Y EXACTITUD La medida de una propiedad determinada esta dada por dos características principales: El valor verdadero o aceptado y lo reproducible del valor medido, denominándose estas dos características exactitud y precisión respectivamente. EXACTITUD: El termino exactitud denota la proximidad de una medida al valor verdadero o aceptado. Se refiere a la cercanía de una magnitud al valor verdadero o aceptado, esta relacionado con 2

3 la apreciación del instrumento de medida y los errores sistemáticos. 3 PRECISIÓN: Se utiliza para describir lo reproducible de un resultado. Se refiere a la similitud entre los valores medidos entre sí, esta relacionada con los errores indeterminados o casuales. La exactitud implica la comparación con relación a un valor verdadero o aceptado, en contraste con la precisión que compara un resultado con el mejor valor de varias medidas hechas de la misma manera. TRATAMIENTO ESTADISTICO DE DATOS Media: La media, media aritmética y el promedio son términos sinónimos que se refieren al valor numérico obtenido dividiendo la suma de una serie de medidas dividida entre el numero de medidas: X = Xi / n Donde X = media Xi = valores medidos n = numero de medidas Desviación Absoluta: Corresponde a la diferencia (valor absoluto) entre un valor medido y el que se toma como mejor valor de la serie. Generalmente la media se utiliza como el valor denominado mejor de la serie. Corresponde a una manera de expresar la precisión de un resultado. d = x xi Donde x = media xi = valor medido Error Absoluto: Se define como la diferencia entre el valor medido y el valor aceptado o verdadero. d = x xi Donde: x = media o mejor valor de la serie xi = valor medido Desviación Relativa: Corresponde a otra manera de expresar la precisión. Representa el porcentaje de error en una medida determinada y viene dada por la expresión: x % d = x100 xi Donde: x = x xi x = media o mejor valor de la serie xi = valor medido Error Absoluto: Se define como la diferencia entre el valor medido y el valor aceptado o verdadero. Ε = Xv Xi Donde: Xv = valor verdadero o aceptado Xi = valor medido

4 4 Error Relativo: Representa el porcentaje de error de una medida determinada y viene dada por la expresión: X % Ε = x100 Xv Donde: x = Xv Xi Xv = valor verdadero o aceptado Xi = valor medido Cifras Significativas: Las cifras significativas de una medida corresponden a todos los dígitos que son conocidos con precisión mas un ultimo dígito que es estimado. Corresponde a la cantidad medida o diferente de cero contada de izquierda a derecha. Notación Científica: La notación científica es la manera de expresar una cantidad medida o calculada en base a potencias de diez. Cuando se escribe una cantidad en notación científica se puede resumir como el producto de dos números, un coeficiente y un exponente de base 10. Por ejemplo ; correspondería en notación científica a: 3,6x10 4 0,0081; correspondería en notación científica a: 8,1x10-3 o 81x10-4 Unidades de medida SI (Sistema Internacional de medidas) UNIDADES SI MEDIDA UNIDAD SIMBOLO Longitud Metro m Masa Kilogramo Kg. Tiempo Segundo s Corriente Eléctrica Amper A Temperatura Kelvin K Cantidad de Sustancia Moles mol UNIDADES DE UNIDADES SI NO CORRESPONDEN AL MEDIDA SISTEMA SI Longitud metro (m) Volumen centímetro cúbico (cc, cm 3) litro (L) Masa kilogramo (kg.) Densidad gramos/mililitro (g/ml) Temperatura kelvin (K) Celsius (C) Tiempo segundo(s) Presión pascal (Pa) atmósfera (atm) Energía joule (J) caloría (cal) CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Errores determinados e indeterminados Precisión y exactitud Tratamiento estadístico de datos analíticos

5 Cifras significativas Densidad Calibración de material volumétrico (pipeta volumétrica y cilindro graduado) Por qué se debe calibrar el material volumétrico a ser utilizado en el laboratorio? 5 NOTA: Para el día de la practica traer pera de succión. DESARROLLO DE LA PRACTICA Calibración del material volumétrico. Cada estudiante debe tener preparado en el cuaderno de laboratorio el procedimiento experimental a seguir para la calibración de un cilindro graduado y de una pipeta volumétrica. Los datos, cálculos, tratamiento estadístico, factor de corrección y reporte de resultados, deben ser presentados con el con el número de cifras significativas correcto. Presentación adecuada de los resultados obtenidos Discusión de los resultados. Además, debe discutir acerca de la precisión y exactitud obtenidas tanto con el cilindro graduado como con la pipeta volumétrica. Bibliografía Chocrón, P. y Escalona, I Laboratorio de Física I. Facultad de Ciencias. Escuela de Física. 291 p. Douglas, A.S. y Skoog, D.N Fundamentos de Química Analítica. Tomo I. Editorial Reverte, España, 501 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p.

6 PRACTICA DE LABORATORIO 2. ESCALA DE ph. Escala de ph. calculo de ph, poh y pk. Medidas de ph. Indicadores líquidos. Indicadores de papel. Equipos para determinar ph. OBJETIVOS 4. Aplicar los conocimientos teóricos de los términos ph y poh en la práctica. 5. Determinar el ph y el poh de soluciones mediante el uso de papel indicador. 6. Determinar el ph y el poh de soluciones mediante el uso de indicadores líquidos. INTRODUCCIÓN De una forma sencilla un ácido puede definirse como una especia química que genera iones H + en medio acuoso y una base como la especia química que genera iones OH - en solución. Los ácidos y las bases tienen un papel importante en muchos procesos químicos, así mismo, muchos productos naturales como las frutas cítricas, por ejemplo el limón contiene ácido cítrico. También muchos productos de la industria química están constituidos por ácidos y bases, por ejemplo el vinagre que es una solución que contiene por ácido etanoico (ácido acético). Las soluciones acuosas de los ácidos son electrolitos, donde algunas de estas sustancias son electrolitos débiles y otros electrolitos fuertes. La molécula de agua, debido a su polaridad se disocia en dos iones: H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH - Ion Ion Hidronio Hidróxido Esta expresión también puede representarse de la siguiente forma. H 2 O H + + OH - El producto de la concentración de los iones H + y OH - por litro de agua es igual a 1,0x10-14 (mol/l) 2 : K w = [H + ]x[oh - ] = 1,0x10-14 (mol/l) 2 : El sistema que se utiliza para expresar la concentración de protones en solución es la escala de ph, propuesta en 1909 por Søren Sørensen. En esta escala el ph corresponde al logaritmo negativo de la concentración de iones hidronio: ph = - log [H + ]. En soluciones neutras el ph de una solución es igual a 7,0. De igual forma, para expresar la concentración de iones OH - se utiliza el poh = - log [OH - ]. En soluciones neutras el poh de una solución es igual a 7,0. 6

7 7 ph [H + ] mol/l [OH - ] mol/l 0,0 1x10 0 1x10-14 A 1,0 1x10-1 1x10-13 C 2,0 1x10-2 1x10-12 I 3,0 1x10-3 1x10-11 D 4,0 1x10-4 1x10-10 O 5,0 1x10-5 1x10-9 6,0 1x10-6 1x10-8 7,0 1x10-7 1x10-7 NEUTRO 8,0 1x10-8 1x10-6 9,0 1x10-9 1x10-5 B 10,0 1x x10-4 A 11,0 1x x10-3 S 12,0 1x x10-2 I 13,0 1x x10-1 C 14,0 1x x10 0 O Tabla 1. Relación entre ph, poh, [H + ] y.[oh - ]. CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Equilibrio iónico, producto iónico del agua, contante de disociación del agua. Conceptos de ph, poh y pk. Cálculos de ph, poh y pk. Escala de ph. Indicadores líquidos de ph. Uso de los indicadores líquidos de ph. Papel indicador de ph. Calcular el ph y el poh teórico de cada una de las siguientes soluciones: NaOH 0,1 M CH 3 COOH 0,1 M CH 3 COONa 0, 1 M NH 4 OH 0,1 M NH 4 Cl 0, 1 M NaCl 0,1 M K 2 CO 3 0,1 M H 2 O Destilada Conocer el nombre de cada uno de los compuestos donde calculará el ph y poh teórico. NOTA: Para el día de la practica traer papel indicador de ph. DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.1. Determinación de ph y poh en soluciones ácidas y básicas para cada una de las siguientes soluciones. NaOH 0,1 M NH 4 Cl 0, 1 M CH 3 COOH 0,1 M NaCl 0,1 M CH 3 COONA 0, 1 M K 2 CO 3 0,1 M NH 4 OH 0,1 M H 2 O Destilada a) Coloque 5 ml de cada una de las soluciones en tubos de ensayo y determine el ph con papel indicador.

8 b) Determine el ph con los indicadores líquidos Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los valores de ph obtenidos con el papel indicador para cada una de las soluciones. b) Represente en forma de tabla los valores de ph y el indicador líquido utilizado para cada una de las soluciones. c) Explique mediante ecuaciones el por qué de cada uno de los valores observados. d) Interprete las diferencias entre los valores de ph teóricos y los obtenidos en los experimentos realizados Preparación de soluciones y medidas de ph a) Tome dos tubos de ensayo y en cada uno agregue 5 ml de una solución de HCl 0,1 M. En el primer tubo determine el ph con papel indicador. En el segundo tubo de ensayo añada tres gotas de violeta de metilo y observe el color de la solución. b) Tome 1 ml de la solución 0,1 M de HCl y agregue 9 ml de agua destilada, luego de agitar determine el ph con papel indicador. Añada tres gotas de anaranjado de metilo y observe el color de la solución. c) Utilice la solución de ph 2 para preparar una solución de ph 3. Luego determine el ph de esta nueva solución con papel indicador. Añada tres gotas de violeta de metilo y observe el color de la solución. d) Tome una solución 0,1 M de NaOH y añada 9 ml de agua destilada. Determine el ph con papel indicador. e) Utilice la solución de ph 12 para preparar una solución de ph 11. Determine el ph con papel indicador Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los valores de ph obtenidos con el papel indicador para cada una de las soluciones. b) Represente en forma de tabla los valores de ph y el indicador líquido utilizado para cada una de las soluciones. c) Demuestre mediante cálculos que el ph de la solución del experimento a es igual a 1. d) Demuestre mediante cálculos que el ph de la del experimento b es igual a 2. e) Demuestre mediante cálculos que el ph de la solución es igual a 12, cual es el poh de esta solución. f) Demuestre mediante cálculos que el ph de la solución del experimento d es igual a 12, cual es el poh de esta solución. g) Demuestre mediante cálculos que el ph de la solución del experimento e es igual a 11, cual es el poh de esta solución. h) Explique y concluya sobre los resultados obtenidos. INDICADOR COLOR CARACTERISTICO VIOLETA DE METILO Amarillo ph < 0 Violeta ph > 3 ANARANJADO DE METILO Rojo ph < 3 Amarillo ph > 4,5 ROJO DE METILO Rojo ph < 4,4 Amarillo ph > 6,0 AZUL DE TIMOL Naranja ph < 1,5 Amarillo entre ph 3 a ph 8 Azul ph > 9,5 Tabla 2. Intervalo de ph de algunos indicadores y color característico.

9 BIBLIOGRAFIA 9 Alvarado P, A Principios de Química II: Guía de Problemas. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 115 p. Brescia, F., Arents, J., Meislich, H. y Turk, A Fundamentals of Chemistry. Laboratory Studies. Academic Press. New York, 296 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p. Mahan, B.H Química. Curso Universitario. Segunda edición. Fondo Educativo Interamericano, S.A. Bogotá. 813 p. Masterton, W. y Slowinski, E Química General Superior. Tercera edición. Interamericana, México, 702 p. Mortimer, E.C Química. Grupo Editorial Iberoamericana, México, 768 p. Wilbrahan, A.C., Staley, D.D. and Matta, M.S Chemistry. Addison-Wesley Publishing Company. 850 p. Tabla 3. Intervalo de ph de algunos indicadores e intervalo de viraje. (Tomado de Goncalves et al., 2000)

10 10 Tabla 4. Intervalo de ph de algunos indicadores e intervalo de viraje. (Tomado de Goncalves et al., 2000)

11 PRACTICA DE LABORATORIO 3. SOLUCIONES AMORTIGUADORAS y ph Soluciones Amortiguadoras (soluciones Buffers o soluciones Tampones). Significado, importancia, utilidad. OBJETIVOS 1. Determinar el ph de soluciones amortiguadoras. 2. Determinar la capacidad amortiguadora mediante la adición de ácido. 3. Determinar la capacidad amortiguadora mediante la adición de bases. INTRODUCCIÓN Una SOLUCIONES AMORTIGUADORAS O SOLUCIONES BUFFERS, es aquella donde el ph permanece relativamente constante cuando se le agregan pequeñas cantidades de un ácido o una base. Estas soluciones se obtienen a partir de un ácido débil y una sal de este o de una base débil y una sal de esta. Como ejemplo de lo anterior, la adición de 10 ml de una solución 0,10 m de NaOH a 1 L de agua destilada incrementa el ph de en 4 unidades (de 7 a 11). Para una solución que contiene 0,20 mol/l de ácido etanoíco (CH 3 COOH) y etanoato de sodio (CH 3 COONa) su ph es de 4,76. Cuando se le agregan cantidades moderadas de un ácido o una base a esta ultima solución, el ph experimenta pocos cambios; así tendremos que la adición de 10 ml de una solución de NaOH 0,10 M en un litro de la solución de ácido etanoíco (CH 3 COOH) y etanoato de sodio (CH 3 COONa), incrementa el ph en 0,01 unidades, es decir el nuevo ph de la solución es 4,77. Por lo que tendremos que una solución amortiguadora es capaz de resistir cambios en el ph en comparación al agua pura, o en comparación con un ácido al cual se le agrega cierta cantidad de base, o lo contrario, una base a la cual se le agrega cierta cantidad de ácido. H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH - Por ejemplo la solución amortiguadora preparada entre ácido etanoíco (CH 3 COOH) y etanoato de sodio (CH 3 COONa) 11 CH 3 COOH (acu) CH 3 COO - (acu) + H + (acu) CH 3 COONa (acu) CH 3 COO - (acu) + Na + (acu) El ácido etanoíco y su anión CH 3 COO - reacciona con los iones H + u OH - que puedan ser agregados a la solución. Cuando un ácido se añade a esta solución, el ion etanoato reacciona formando ácido etanoíco, el cual no se disocia completamente en agua (electrolito débil) de acuerdo a la siguiente reacción: CH 3 COO - (acu) + H + (acu) CH 3 COOH (acu) De esta forma el ph de la solución no cambia. Cuando una base se añade a esta solución, el ácido etanoíco reacciona con los iones OH -, etanoíco, de acuerdo a la siguiente reacción: CH 3 COO - (acu) + OH - (acu) CH 3 COO - (acu) + H 2 O (l) Debido a que el ion etanoato no es una base lo suficientemente fuerte para aceptar iones H + del agua, el ph de la solución no presenta cambios significativos.

12 12 Una solución amortiguadora no puede actuar de forma eficiente si mucho ácido o base es adicionado al sistema. La cantidad de ácido o base que se puede agregar a una solución amortiguadora antes de cambiar de forma significativa su ph de denomina capacidad de amortiguación o capacidad buffer. Ejemplos de soluciones amortiguadoras importantes corresponden al sistema ácido carbónico - anión bicarbonato, responsable de mantener el ph de la sangre dentro del intervalo pequeño de variaciones, indispensable en los humanos. SISTEMA AMORTIGUADOR ESPECIES ph ácido etanoíco - anión etanoato CH 3 COOH - CH 3 COO - 4,76 ácido carbónico - anión bicarbonato - H 2 CO 3 - HCO 3 6,46 ion amonio - amoníaco NH NH 3 9,25 CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Equilibrio iónico, producto iónico del agua, contante de disociación del agua. Conceptos de ph, poh y pk. Cálculos de ph, poh y pk. Escala de ph. Indicadores líquidos de ph. Uso de los indicadores líquidos de ph. Papel indicador de ph. Solución amortiguadora Capacidad amortiguadora Nombre y fórmula de todos los reactivos a utilizar en la práctica. Realice los cálculos para la preparación de 50 ml de una solución amortiguadora de ácido etanoíco - etanoato de sodio. Realice los cálculos para la preparación de 50 ml de una solución amortiguadora de ion amonio amoníaco. NOTA: Para el día de la practica traer papel indicador de ph y pera de succión. DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.1 Preparación de las soluciones amortiguadoras: a) 50 ml de una solución amortiguadora de ácido etanoíco - etanoato de sodio. b) 50 ml de una solución amortiguadora de ion amonio amoníaco 1.2. Tome tres vasos de precipitado y agregue en el primero 10 ml de agua destilada, en los otros dos agregue 10 ml de las siguientes soluciones amortiguadoras: ácido etanoíco - anión etanoato CH 3 COOH - CH 3 COO - ion amonio - amoníaco NH NH 3 a) Determine el ph con papel indicador. b) Determine el ph con los indicadores líquidos. c) Agregue las cantidades de HCl 0,1 M que se mencionan en la siguiente tabla y determine el ph mediante el uso de papel indicador.

13 13 Volumen de HCl (ml) ph CH 3 COOH - CH 3 COO - ph NH NH 3 ph H 2 O destilada Nota: Los volúmenes añadidos de HCl pueden ser diferentes a los presentados en esta tabla Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los valores de ph obtenidos con el papel indicador para cada una de las soluciones. b) Represente en forma de tabla los valores de ph y el indicador líquido utilizado para cada una de las soluciones. c) Explique el por qué de cada uno de los valores observados. d) Calcule el ph teórico que debería obtener cuando agrega los ml de HCl al agua destilada. e) A que cantidad de HCl cambia el ph de la solución amortiguadora. Explique el significado del cambio Tome tres vasos de precipitado y agregue en el primero 10 ml de agua destilada, en los otros dos agregue 10 ml de las siguientes soluciones amortiguadoras: ácido etanoíco - anión etanoato ion amonio - amoníaco a) Determine el ph con papel indicador. b) Determine el ph con los indicadores líquidos. c) Agregue las cantidades de NaOH 0,1 M que se mencionan en la siguiente tabla y determine el ph mediante el uso de papel indicador. Volumen de NaOH ph CH 3 COOH - CH 3 COO - ph NH NH 3 ph H 2 O destilada Nota: Los volúmenes añadidos de NaOH pueden ser diferentes a los presentados en esta tabla.

14 Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los valores de ph obtenidos con el papel indicador para cada una de las soluciones. b) Represente en forma de tabla los valores de ph y el indicador líquido utilizado para cada una de las soluciones. c) Explique el por qué de cada uno de los valores observados. d) Calcule el ph teórico que debería obtener cuando agrega los ml de NaOH al agua destilada. e) A que cantidad de NaOH cambia el ph de la solución amortiguadora. Explique el significado del cambio. f) Explique y concluya sobre los resultados obtenidos. BIBLIOGRAFÍA Alvarado P, A Principios de Química II: Guía de Problemas. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 115 p. Brescia, F., Arents, J., Meislich, H. y Turk, A Fundamentals of Chemistry. Laboratory Studies. Academic Press. New York, 296 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p. Mahan, B.H Química. Curso Universitario. Segunda edición. Fondo Educativo Interamericano, S.A. Bogotá. 813 p. Masterton, W. y Slowinski, E Química General Superior. Tercera edición. Interamericana, México, 702 p. Mortimer, E.C Química. Grupo Editorial Iberoamericana, México, 768 p. Wilbrahan, A.C., Staley, D.D. and Matta, M.S Chemistry. Addison-Wesley Publishing Company. 850 p.

15 PRACTICA DE LABORATORIO 4. HIDRÓLISIS. Concepto de hidrólisis, importancia. Hidrólisis de sales. 15 OBJETIVOS 1. Aplicar los conocimientos previos de ph, poh, pk. 2. Estudiar en el laboratorio la hidrólisis de sales. INTRODUCCIÓN Muchas soluciones salinas tiene un ph neutro, pero otras pueden tener ph ácido o básico. Por ejemplo una solución de NaCl o K 2 SO 4 son sales cuyo ph es neutro, pero una solución de NH 4 Cl tiene un ph ácido y una de CH 3 COONa tiene ph básico. esto sucede por la hidrólisis de sales, donde un catión o un anión de una sal disociada acepta iones hidronio del agua o dona iones hidronio al agua. Dependiendo de la dirección de transferencia de iones H +, las soluciones que contienen sales hidrolizadas pueden ser ácidas o básicas. Las sales hidrolizadas se derivan de un ácido fuerte y una base débil o de un ácido débil y una base fuerte. El etanoato de sodio (CH 3 COONa) es la sal de un ácido débil, el ácido etanoíco (CH 3 COOH) y de una base fuerte, el hidróxido de sodio (NaOH). En solución la sal esta completamente ionizada: CH 3 COONa (acu) CH 3 COO - (acu) + Na +(acu) El ion etanoato es una base de Brønsted-Lowry, se establece un equilibrio con el agua, formando ácido etanoíco mas iones OH - CH 3 COO - (acu) + H 2 O (l) CH 3 COO - (acu) + OH - (acu) El cloruro de amonio (NH 4 Cl) es la sal de un ácido fuerte, el ácido clorhídrico(hcl) y de una base débil, el amoníaco (NH 3 ). En solución la sal esta completamente ionizada: NH 4 Cl (acu) NH 4 + (acu) + Cl - (acu) El ion amonio (NH 4 + ) es un ácido lo suficientemente fuerte para donar un H + a la molécula de agua: NH 4 + (acu) + H 2 O (l) NH 3(acu) + H 3 O + (acu) CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Equilibrio iónico, producto iónico del agua, contante de disociación del agua. Constante de hidrólisis K h. Cálculos de ph, poh. Escala de ph. Indicadores líquidos de ph. Uso de los indicadores líquidos de ph. Papel indicador de ph. Soluciones amortiguadoras. Capacidad amortiguadora Derivar la expresión que representa la constante de hidrólisis del cloruro de amonio y el

16 etanoato de sodio. Conocer el nombre y fórmula de cada uno de los reactivos a utilizar en la práctica. Conocer la solubilidad en agua a 25 C para los siguientes reactivos: NaCl NH 4 Cl NH 4 NO 3 NaNO 3 Na 3 PO 4 AlCl 3 Na 2 SO 4 NaH 2 PO 4 Na 2 CO 3 NaHSO 4 CH 3 COONH 4 CH 3 COONa 16 NOTA: Para el día de la practica traer papel indicador de ph. DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.1. Coloque 0,1 g de cada uno de los siguientes reactivos en un tubo de ensayo y posteriormente agregue 10 ml de agua destilada. Después de agitar caliente suavemente cada una de las soluciones. Adicionalmente en otro tubo de ensayo agregue 10 ml de agua destilada. NaCl NH 4 Cl NH 4 NO 3 NaNO 3 Na 3 PO 4 AlCl 3 Na 2 SO 4 NaH 2 PO 4 Na 2 CO 3 NaHSO 4 CH 3 COONH 4 CH 3 COONa a) Determine el ph de cada una de las soluciones preparadas y del agua utilizando papel indicador. b) Agregue 1 ml de HCl 6 M en las soluciones donde los reactivos son insolubles y anote sus resultados Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los valores de ph obtenidos con el papel indicador para cada una de las soluciones. b) Explique el por qué de cada uno de los valores observados. c) Para cuales de estos reactivos su comportamiento indica que ocurrió hidrólisis. Explique por medio de ecuaciones químicas. d) Explique lo que ocurre al agregar HCl en las soluciones donde los reactivos son insolubles. e) Calcule la molaridad de cada una de las soluciones obtenidas. f) Explique y concluya sobre los resultados obtenidos. BIBLIOGRAFÍA Alvarado P, A Principios de Química II: Guía de Problemas. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 115 p. Brescia, F., Arents, J., Meislich, H. y Turk, A Fundamentals of Chemistry. Laboratory Studies. Academic Press. New York, 296 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p. Latimer, G.W. and Ragsdale, R.O Modern Experimental Chemistry. Academic Press, New York, 277 p.

17 Mahan, B.H Química. Curso Universitario. Segunda edición. Fondo Educativo Interamericano, S.A. Bogotá. 813 p. Masterton, W. y Slowinski, E Química General Superior. Tercera edición. Interamericana, México, 702 p. Mortimer, E.C Química. Grupo Editorial Iberoamericana, México, 768 p. Wilbrahan, A.C., Staley, D.D. and Matta, M.S Chemistry. Addison-Wesley Publishing Company. 850 p. 17

18 PRACTICA DE LABORATORIO 5. TITULACIONES ACIDO - BASE. Manejo del material volumétrico: balones aforados, pipetas, buretas. Aplicación de las normas correctas de Titulación. Preparación y titulación de soluciones ácido-base. Cálculos de normalidad. OBJETIVOS 1. Consolidar los conceptos teóricos de ácidos y bases. 2. Aprender a utilizar la bureta y las normas correctas de titulación. 3. Continuar en el entrenamiento del estudiante en el manejo de material volumétrico, en particular balones aforados y pipetas. 4. Iniciar al estudiante en técnicas cuantitativas como la determinación de la concentración de una base a partir de la valoración con un ácido de concentración conocida. 18 INTRODUCCIÓN Las reacciones entre un ácido y una base dan como productos una sal y agua, las cuales corresponden a reacciones de neutralización. En algunos casos las reacciones son mol a mol, como por ejemplo: HCl (acu) + NaOH (acu) NaCl (acu) + H 2 O (l) 1mol 1mol 1mol 1mol En otros casos, cuando el ácido sulfúrico reacciona con hidróxido de sodio, la relación es 1:2 y en consecuencia se necesitan dos moles de la base, para neutralizar un mol de ácido sulfúrico. H 2 SO 4(acu) + 2NaOH (acu) Na 2 SO 4(acu) + 2H 2 O (l) 1mol 2moles 1mol 2moles De forma similar, el hidróxido de calcio y el ácido clorhídrico reaccionan en una relación 1:2: Ca(OH) 2(acu) + 2HCl (acu) CaCl 2(acu) + 2H 2 O (l) 1mol 2moles 1mol 2moles La cantidad de ácido o base requerida en una reacción de neutralización puede ser determinada a través de este proceso se conoce la concentración de uno de los reactantes involucrados (el ácido o la base), utilizando principios básicos de estequiometría. Para ello es necesario un indicador, que permite determinar en que momento ha ocurrido por completo toda la reacción de neutralización entre el ácido y la base. La fenolftaleina es el indicador comúnmente utilizado para mucha reacciones de neutralización. El color de las soluciones que contienen este indicador cambian de azul a rosado cuando el ph de la solución pasa de ácido a básico. La neutralización de una solución mediante el proceso de titulación, consiste en agregar paulatinamente un ácido a una base hasta obtener una solución neutra, es decir con un valor de ph neutro. En este caso se conoce la concentración de uno de los reactantes (el ácido o la base). La solución de concentración conocida se denomina solución estándar. La adición de la solución estándar se realiza con la bureta a la solución de concentración desconocida que se encuentra en una fiola junto con el indicador. La adición de la solución estándar continua hasta que el indicador muestra la neutralización ha ocurrido. El punto en el cual el indicador cambia de color se denomina punto final de la titulación.

19 MATERIAL NECESARIO PARA REALIZAR UNA TITULACIÓN 19

20 20

21 CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Reacciones de neutralización. Cálculos pertinentes para preparar soluciones. Solución patrón. Fenolftaleina, utilidad como indicador en reacciones de neutralización, color del indicador. Blanco en una titulación. Valoración de una solución. Nombre y fórmula de cada uno de los reactivos a utilizar en la práctica. Cálculos para determinar la concentración de un ácido a partir de su titulación con una solución patrón de base. Cálculos para determinar la concentración de la base a partir de su titulación con una solución patrón de un ácido. Escriba las ecuaciones químicas que expresan las reacciones de neutralización a realizar en el laboratorio. Esta practica se realizara en dos secciones de laboratorio, en la primera sección se realizará la valoración de la solución de HCl preparada por cada estudiante. Posteriormente se realizara la segunda parte donde se entregara al estudiante una solución problema de NaOH para determinar su concentración a partir de HCl previamente valorada. 21 DEBIDO A ESTO ES NECESARIO QUE CADA UNO DE LOS ESTUDIANTES LLEVE AL LABORATORIO UN ENVASE DE VIDRIO DE 500 ml PARA GUARDAR LAS SOLUCIONES VALORADAS DE HCl PARA LA SEGUNDA SECCIÓN DE LA PRACTICA NOTA: Para el día de la practica traer papel indicador de ph y pera de succión. DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.1. A partir de ácido clorhídrico concentrado que se encuentra en el laboratorio, prepare 500 ml de una solución 0,1 M (Realice estos cálculos previos a la practica) Valoración de la solución de HCl preparada utilizando fenolftaleina como indicador. a) Obtenga el valor del blanco. b) Valore por cuadruplicado alicuotas de la solución de HCl que usted preparó con una solución patrón de NaOH utilizando fenolftaleina como indicador. c) A partir del volumen obtenido calcule la concentración del HCl que usted preparó Valoración de la solución de HCl preparada utilizando un indicador mixto a) Obtenga el valor del blanco. b) Valore por cuadruplicado alicuotas de la solución de HCl que usted preparó con una solución patrón de NaOH utilizando un indicador mixto. c) A partir del volumen obtenido calcule la concentración del HCl que usted preparó Determinación de la concentración de una solución de NaOH. a) Valore por cuadruplicado alicuotas de la solución problema de NaOH contra la solución de HCl que usted preparó (y del que ahora conoce su concentración) b) Explique cual de los valores obtenidos utilizará. c) Use el indicador adecuado dependiendo de los experimentos anteriores. Explique cual usa y por qué.

22 d) No olvide anotar en número de su muestra problema Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los volúmenes utilizados en cada una de las titulaciones. b) Indique la ecuación química que representa la reacción que ocurre durante la titulación. c) Realice los cálculos que indican como determino la concentración de la solución de HCl que usted preparo a partir de la valoración con una solución de NaOH conocida. d) Realice los cálculos que indican como determino la concentración de la solución de NaOH desconocida a partir de la solución HCl que usted preparó y valoró. e) Explique y concluya sobre los resultados obtenidos. BIBLIOGRAFÍA Alvarado P, A Principios de Química II: Guía de Problemas. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 115 p. Brescia, F., Arents, J., Meislich, H. y Turk, A Fundamentals of Chemistry. Laboratory Studies. Academic Press. New York, 296 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p. Latimer, G.W. and Ragsdale, R.O Modern Experimental Chemistry. Academic Press, New York, 277 p. Mahan, B.H Química. Curso Universitario. Segunda edición. Fondo Educativo Interamericano, S.A. Bogotá. 813 p. Masterton, W. y Slowinski, E Química General Superior. Tercera edición. Interamericana, México, 702 p. Mortimer, E.C Química. Grupo Editorial Iberoamericana, México, 768 p. Wilbrahan, A.C., Staley, D.D. and Matta, M.S Chemistry. Addison-Wesley Publishing Company. 850 p.

23 PRACTICA DE LABORATORIO 6. TITULACIONES REDOX. Manejo del material volumétrico: balones aforados, pipetas, buretas. Aplicación de las normas correctas de Titulación. Titulación de soluciones donde ocurren reacciones redox. Balanceo de reacciones redox. Calculo del peso equivalente del agente oxidante y el agente reductor. OBJETIVOS 1. Consolidar los conceptos teóricos de reacciones redox. 2. Aprender a utilizar la bureta y las normas correctas de titulación. 3. Continuar en el entrenamiento del estudiante en el manejo de material volumétrico, en particular balones aforados, pipetas y buretas. 4. Iniciar al estudiante en técnicas de valoración mediante el uso de une estándar primario. INTRODUCCIÓN De igual forma que una titulación ácido base lleva a un producto neutro (sal mas agua), en una titulación redox conlleva a una reacción del tipo redox. El termino redox se refiere a las reacciones que involucran los procesos de oxidación y reducción de especies químicas, esto es, la transferencia de electrones de una especie que se oxida a una que se reduce. Cuando una sustancia sufre oxidación o reducción, su estado de oxidación cambia. La oxidación es la perdida de electrones, mientras que la reducción corresponde a la ganancia de electrones por una especie química. 23 ESTADOS DE OXIDACIÓN DEL MANGANESO Los estados de oxidación comunes del manganeso son +2, +3, +4, +6 y +7. El ion Mn 2+ es estable en medio acuoso. Este puede ser precipitado de la solución por la adición de una base, para formar un precipitado blanco de hidróxido de manganeso. El precipitado es insoluble en exceso de base, pero es rápidamente oxidado a hidróxido de manganeso (III), de color marrón. El compuesto de manganeso (IV) mas conocido es el óxido insoluble MnO 2, este compuesto es un agente oxidante fuerte en medio ácido y es reducido soluciones de HCl en caliente: MnO 2(s) + 4H + (ac) + 2Cl - Mn 2+ (ac) + Cl 2 + 2H 2 O El estado de oxidación +7, es de color púrpura (permanganato de potasio). En este estado en Mn es un agente oxidante fuerte, pero los productos de la reducción dependen fuertemente de que la reacción ocurra en medio ácido o básico: - Medio ácido: MnO 4 (ac) + 8H + (ac) + 5e - 2Mn 2+ (ac) + 4H 2 O - Medio neutro: MnO 4 (ac) + 4H + (ac) + 3e - 2MnO 2(s) + 2H 2 O - Medio básico: MnO 4 (ac) + e - 2-2MnO 4 (ac) + 2H 2 O

24 CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Oxidación y reducción. Agente oxidante y agente reductor. Reacciones redox. Balanceo de ecuaciones redox. Solución estándar. Blanco en una titulación. Valoración de una solución. Nombre y formula de todos los reactivos a utilizar en la práctica. Cálculos para determinar la concentración del KMNO 4 a partir de su titulación con una solución patrón oxalato de sodio. Escriba las ecuaciones químicas que expresan las reacciones a realizar en el laboratorio. NOTA: Para el día de la practica traer pera de succión. DESARROLLO DE LA PRACTICA Preparación de una solución de KMnO 4 a) Prepare 500 ml de una solución de KMnO 4 0,1 M a partir de una solución mas concentrada que se encuentra en el laboratorio. b) Explique como la preparó Determinación de la concentración de la solución de KMnO 4 preparada en 1.1. a) Obtenga el valor del blanco. b) Teniendo en cuenta las normas para realizar una titulación correcta, coloque la solución de KMnO 4 en la bureta, la cual debe ser curada previamente. c) Vierta en una fiola de 250 ml una alícuota de una solución de oxalato de sodio, estándar primario, agréguele 15 ml de H 2 SO 4 3M. d) Una vez puesto apunto el sistema, añada a la fiola 90% del valor teórico calculado de la solución de KMnO 4. Seguidamente caliente a 70 C y luego prosiga con la titulación hasta obtener el punto final. e) Realice dos veces mas la titulación Presentación e interpretación de los resultados: a) Explique por qué es necesario calentar la solución para la titulación. b) Represente en forma de tablas los volúmenes utilizados en cada una de las titulaciones. c) Indique la ecuación química que representa la reacción que ocurre durante la titulación. d) Realice los cálculos que indican como determino la concentración de la solución de KMnO 4. e) Reporte los resultados con cuatro cifras significativas. f) Calcule el error de la concentración de KMnO 4. g) Explique y concluya sobre los resultados obtenidos.

25 BIBLIOGRAFÍA 25 Alvarado P, A Principios de Química II: Guía de Problemas. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 115 p. Brescia, F., Arents, J., Meislich, H. y Turk, A Fundamentals of Chemistry. Laboratory Studies. Academic Press. New York, 296 p. Douglas, A.S. y Skoog, D.N Fundamentos de Química Analítica. Tomo I. Editorial Reverte, España, 501 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p. Latimer, G.W. and Ragsdale, R.O Modern Experimental Chemistry. Academic Press, New York, 277 p. Mahan, B.H Química. Curso Universitario. Segunda edición. Fondo Educativo Interamericano, S.A. Bogotá. 813 p. Masterton, W. y Slowinski, E Química General Superior. Tercera edición. Interamericana, México, 702 p. Mortimer, E.C Química. Grupo Editorial Iberoamericana, México, 768 p. Wilbrahan, A.C., Staley, D.D. and Matta, M.S Chemistry. Addison-Wesley Publishing Company. 850 p.

26 PRACTICA DE LABORATORIO 7. ELECTROQUÍMICA. Oxidación y reducción. Agente oxidante y agente reductor. Serie electromotriz de los metales. 26 OBJETIVOS 1. Consolidar los conceptos teóricos de reacciones redox. 2. Consolidar los conceptos teóricos de agente oxidante y agente reductor. 3. Determinar experimentalmente la actividad redox de algunos metales y compararla con su ubicación en la serie electromotriz. INTRODUCCIÓN La electroquímica, de una manera sencilla, el estudio del fenómeno de óxido - reducción, mientras que la electrólisis es el uso de la corriente eléctrica para producir cambios químicos. Cuando se coloca Zn metálico en una solución de sulfato de cobre, los electrones del Zn son transferidos a los iones de cobre (II), correspondiendo a una reacción redox, que ocurre de forma espontánea. En esta reacción los átomos de Zn (II) pierden electrones (se oxida) y el Zn metálico se disuelve. Al mismo tiempo los iones de Cu (II) en solución ganan electrones (se reduce), ocurriendo la precipitación de Cu metálico. Este reacción puede expresarse por medio de la siguiente ecuación química: Representado por medias reacciones: Zn (s) + Cu 2+ (acu) Zn 2+ (acu) + Cu (s) OXIDACIÓN: Zn (s) Zn 2+ (acu) REDUCCIÓN: Cu 2+ (acu) + Cu (s) Por el contrario, sí se agrega Cu metálico a una solución de sulfato de zinc, no ocurre reacción porque el Cu metálico no es oxidado por el Zn. Esto se debe a que el Zn esta por encima del Cu en la serie electromotriz de los metales, para las medias reacciones de oxidación. La facilidad de oxidación de los metales disminuye a medida que vamos descendiendo en la serie electromotriz (Tabla ) es decir, los metales del tope de la tabla son oxidados mas fácilmente, mientras que a medida que descendemos en esta la facilidad de oxidación del metal disminuye. CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Oxidación y reducción. Agente oxidante y agente reductor. Reacciones redox. Balanceo de ecuaciones redox. Serie electromotriz de los metales. Nombre y formula de todos los reactivos a utilizar en la práctica. Escriba las ecuaciones químicas que expresan las reacciones a realizar en el laboratorio.

27 DESARROLLO DE LA PRACTICA Reacción con Cu metálico: Coloque 5 ml de las siguientes soluciones (0,1 M) en diferentes tubos de ensayo: Nitrato cúprico (II) Nitrato de plata Nitrato mercúrico Nitrato de zinc Nitrato férrico (III) Nitrato plumboso a) Coloque una espiral de Cu en cada uno de los tubos de ensayo. b) Observe lo que sucede durante varios minutos. c) Anote en su cuaderno cada observación Reacción con Zn metálico. a) Deseche las soluciones donde hubo reacción y sustitúyalas por soluciones nuevas. b) Coloque una granalla de Zn en cada tubo de ensayo. c) Observe lo que sucede durante varios minutos. d) Anote en su cuaderno cada observación Reacción con Pb metálico. Coloque 5 ml de las siguientes soluciones (0,1 M) en diferentes tubos de ensayo: Nitrato cúprico (II) Nitrato de plata Nitrato de zinc Nitrato férrico (III) a) Coloque un pequeño trozo de Pb en cada uno de los tubos de ensayo. b) Observe lo que sucede durante varios minutos. c) Anote en su cuaderno cada observación Reacción con Fe metálico. Coloque 5 ml de las siguientes soluciones (0,1 M) en diferentes tubos de ensayo: Nitrato cúprico (II) Nitrato de plata Nitrato de zinc Nitrato férrico (III) a) Coloque un pequeño trozo de alambre de Fe en cada uno de los tubos de ensayo. b) Observe lo que sucede durante varios minutos. c) Anote en su cuaderno cada observación Reacciones de metales con HCl a) En siete tubos de ensayo limpios coloque pedazos pequeños de aproximadamente el mismo peso de Zn, Sn, Al, Cu, Pb, Mg y Fe. b) Añada a cada uno de los tubos de ensayo 5 ml de HCl 6 M. c) Anote en su cuaderno cada observación. d) Caliente suavemente aquellas soluciones que no presentaron reacción en frío. e) Anote en su cuaderno lo observado.

28 6.1. Reacción de Mg en medio acuoso a) En dos tubos de ensayo limpios coloque cantidades de aproximadamente el mismo peso de Mg. b) Deje un tubo de ensayo a temperatura ambiente y caliente ligeramente el otro. c) Anote en su cuaderno cada observación. d) Compruebe la reacción en ambos tubos determinando el ph con papel indicador. e) Anote en su cuaderno lo observado Presentación e interpretación de los resultados: a) Represente en forma de tablas los resultados obtenidos. b) Explique cada uno de los experimentos representando la ecuación química de la reacción respectiva. c) Explique los caso en los que no ocurrió reacción. d) Mediante los resultados obtenidos en cada uno de los experimentos, ordene los elementos en orden decreciente de acuerdo a su facilidad de oxidación. e) Establezca la serie electromotriz de los metales. f) Explique y concluya sobre los resultados obtenidos. 28 Tabla 5. Serie electromotriz de los metales

29 29 Tabla 6. Serie electromotriz de los metales. (Tomado de Goncalves et al., 2000)

30 BIBLIOGRAFÍA 30 Alvarado P, A Principios de Química II: Guía de Problemas. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 115 p. Brescia, F., Arents, J., Meislich, H. y Turk, A Fundamentals of Chemistry. Laboratory Studies. Academic Press. New York, 296 p. Goncalves, J., Machado, F., De Sola V. y Pardey, A Laboratorio de Principios de Química. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Ciencias. Escuela de Química. 54 p. Latimer, G.W. and Ragsdale, R.O Modern Experimental Chemistry. Academic Press, New York, 277 p. Mahan, B.H Química. Curso Universitario. Segunda edición. Fondo Educativo Interamericano, S.A. Bogotá. 813 p. Masterton, W. y Slowinski, E Química General Superior. Tercera edición. Interamericana, México, 702 p. Mortimer, E.C Química. Grupo Editorial Iberoamericana, México, 768 p. Wilbrahan, A.C., Staley, D.D. and Matta, M.S Chemistry. Addison-Wesley Publishing Company. 850 p.

31 PRÁCTICA DE LABORATORIO 8. TERMODINÁMICA 31 Capacidad calórica, transferencia de energía, calor de disolución de líquidos, calor de disolución de sólidos, calor de reacción de neutralización OBJETIVOS 1. Consolidar los conceptos teóricos relacionados a la termodinámica y a las formas de transferencia de energía 2. Determinar experimentalmente el calor transferido al poner en contacto dos cuerpos de diferente temperatura 3. Calcular la entalpía de disolución de líquidos y sólidos 4. Calcular la entalpía neutralización para un ácido y una base fuerte INTRODUCCIÓN La termodinámica estudia las formas de energía y sus transformaciones, prediciendo cuando un proceso está favorecido. La energía es la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor. Al realizar un trabajo o transferir calor a un sistema estamos transformando nuestra energía en energía potencial o cinética sobre el sistema. El calor es la forma de energía que fluye a través de los límites o fronteras del sistema en respuesta a un gradiente de temperatura. El calor fluye del cuerpo más caliente al más frío. La termoquímica estudia el calor absorbido o liberado en una reacción química, en un cambio de fase o en la disolución de un compuesto, por ejemplo. La mayoría de las reacciones en el laboratorio se llevan a cabo a presión constante: Q = Hr Hr < 0 reacción exotérmica Hr > 0 reacción endotérmica CONOCIMIENTOS TEÓRICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACIÓN DE ESTA PRÁCTICA Definición de calor y trabajo Primera ley de la termodinámica Calor específico, capacidad calórica, calorimetría a presión constante Entalpía, ley de Hess, entalpía de reacción Energía de enlace Segunda ley de la termodinámica y formación de disoluciones Tercera ley de la termodinámica, espontaneidad NOTA: Para el día de la practica traer un trozo de metal (aluminio, cobre, zinc, etc). DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1.Transferencia de calor entre dos cuerpos a) Colocar en un beacker 30 ml de agua, medir su temperatura y dejar el termómetro dentro de la solución b) Pesar un trozo de metal (aluminio, cobre, zinc, etc), y calentarlo en el mechero por aproximadamente 5 minutos c) Introducir el trozo metálico en el beacker con agua y cubrir con un vidrio de reloj d) Medir la máxima temperatura alcanzada por el agua e) Calcular el calor transferido y la temperatura del trozo metálico antes de sumergirlo en el agua

32 32 2. Calor de disolución de líquidos: trabajar en la campana de extracción a) Colocar en un beacker 30 ml de agua, medir su temperatura y dejar el termómetro dentro de la solución b) Añadir 3 ml de HCl concentrado, agitar suavemente y medir la temperatura alcanzada por la solución c) Calcular el cambio de entalpía de la reacción de disolución d) Expresar el cambio de entalpía en J/mol 3. Calor de disolución de sólidos a) Colocar en un beacker 30 ml de agua, medir su temperatura y dejar el termómetro dentro de la solución b) Pesar 0,5 g de yoduro de potasio c) Disolver la sal en el beacker con agua y medir la temperatura alcanzada por la solución d) Repetir la reacción de disolución pero ahora empleando 0,5 g de nitrato de amonio e) Comparar los resultados obtenidos f) Calcular el cambio de entalpía de las reacciones de disolución g) Expresar el cambio de entalpía en J/mol 4. Calor de reacción de neutralización a) Colocar en un beacker10 ml de HCl 1M, medir su temperatura b) Agregar 10 ml de NaOH 1M que se encuentren a la misma temperatura de la solución de HCl y medir la temperatura alcanzada por la mezcla de reacción c) Calcular el cambio de entalpía de la reacción suponiendo que el volumen total de la solución es de 20 ml, que su densidad y calor específico es el del agua d) Expresar el cambio de entalpía en J/mol 5. Presentación e interpretación de los resultados a) Represente con ecuaciones las reacciones que se llevaron a cabo en la práctica b) Explique cada uno de los resultados observados c) Compare cada una de las reacciones y justifique su comportamiento empleando las bases termodinámicas BIBLIOGRAFÍA Brown, T., Lemay, E., Bursten, B. (2004) Química la ciencia central. Novena edición, Pearson Educación, México, 1046 p. Chang, R. (2002) Química. Séptima edición. Mc Graw Hill, 999 p. Umland, J., Bellama, J. (1999) Química General. Tercera edición. Internacional Thomson Editores, S.A.1016 p.

33 33 PRACTICA DE LABORATORIO 9. CINÉTICA. Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción. OBJETIVOS 1. Consolidar los conceptos teóricos relacionados a la cinética de reacciones químicas. 2. Determinar experimentalmente el efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción. INTRODUCCIÓN Cada reacción química ocurre a una velocidad determinada, lo que significa el tiempo necesario para que los reactantes sean transformados en los productos respectivos. La velocidad de una reacción química puede ser modificada de varias formas, las cuales significan cambios en el sistema como son: I. Efecto de la temperatura. II. Efecto de la concentración. III. Efecto del tamaño de las partículas. IV.Presencia de un catalizador. CONOCIMIENTOS TEORICOS NECESARIOS PARA LA REALIZACION DE ESTA PRACTICA: Velocidad de reacción. Orden de reacción. Efecto de la temperatura, la concentración y el tamaño de las partículas sobre la velocidad de reacción. Teoría del estado estacionario Teoría del estado de transición. Energía de activación. Catalizadores, inhibidores. Nombre y formula de todos los reactivos a utilizar en la práctica. Escriba la ecuación química que expresa las reacción a realizar en el laboratorio. DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.1. Efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción química a) Tome seis tubos de ensayo y en cada uno agregue 5 ml de una solución 0,0005 M de permanganato de potasio. b) A cada tubo agregue 1 ml de H 2 SO 4 0,25 M. c) Tome otros seis tubos de ensayo y en cada uno agregue 9 ml de una solución de ácido oxálico. Para mayor facilidad llene la bureta con ácido oxálico y utilice esta para medir los 9 ml necesarios. d) Caliente agua en un vaso de precipitado, manteniendo la temperatura a 25 C. e) Coloque los dos primeros tubos de ensayo con permanganato de potasio y con ácido oxálico en el vaso de precipitado con el agua cuando la temperatura sea de 25 C. f) Después de 5 min., usted puede asumir que la temperatura de los reactantes es igual a la temperatura del baño de agua. g) De forma rápida pero con precisión agregue el ácido oxálico en el tubo de ensayo que