COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA SUR DIRECCIÓN ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE SERVICIOS ACADÉMICOS

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1 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA SUR DIRECCIÓN ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE SERVICIOS ACADÉMICOS MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE QUÍMICA I y II (segunda parte: Prácticas 6, 7, 8, 9 y 10) Agosto de 2005

2 PRÁCTICA # 6 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS (MASA-MASA) PROPÓSITO: Determinar en forma teórica y práctica la cantidad de producto que se forma en una reacción. CONCEPTOS ANTECEDENTES: Reactante. Producto. Peso molecular. Peso atómico. Número de Avogadro. (Nota: Importante presentarse al laboratorio con diagrama de flujo). PROBLEMATIZACIÓN: Por qué una reacción química cumple con la ley de la conservación de la masa? HIPÓTESIS PROPUESTA POR EL ALUMNO: 1

3 Materiales: 1 malla de asbesto. 1 guante de asbesto. 1 cápsula de porcelana. 1 pinza de crisol. 1 balanza granataria o de precisión. 1 pipeta. Desecador con sílica y placa de porcelana. (para todo el grupo). Sustancias: 1 gr de alambre de cobre. ml de ácido nítrico concentrado. PROCEDIMIENTO: Paso 1: a) Coloca la cápsula de porcelana en la flama del mechero durante 5 minutos. b) Deja enfriar la cápsula de porcelana durante 5 minutos, colocándola sobre la malla de asbesto. c) Pesa la cápsula de porcelana y registra el peso lo más preciso posible. d) Pesa un trozo de papel de 10 x 10 cm y registra su peso. e) Pesa aproximadamente 1 gr de cobre y anótalo. f) Coloca el cobre dentro de la cápsula de porcelana. g) Sin tocar la cápsula de porcelana con la mano, añade ml de ácido nítrico. (Nota: Procura no aspirar los vapores que se desprenderán en la reacción) h) Espera a que termine la reacción. i) Pesa nuevamente la cápsula con su contenido y registra el dato. La ecuación química del experimento que realizaste es: Cu + 4HNO -----> Cu (NO ) + 2NO + 2H O

4 j) Calcula la cantidad de nitrato cúprico Cu (NO ) obtenido en esta reacción en forma 2 teórica y regístralo. k) Compara los resultados con los obtenidos experimentalmente. Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California Sur CUESTIONARIO: 1. Qué estudia la Estequiometría? 2. Qué dice la Ley de la Conservación de la Masa?. Qué sucederá si las cantidades de cada uno de los reactivos del experimento que realizaste varían en la misma proporción? CONCLUSIONES: Establece conclusiones respondiendo a los cuestionamientos de la problematización e hipótesis.

5 PRÁCTICA # 7 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES EN UNIDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS PROPÓSITO: Que el alumno realice la preparación de soluciones cuya concentración se expresa en unidades porcentuales, molar y normal. CONCEPTOS ANTECEDENTES: Concentración. Tipos de concentración. Solución. Mol. (Nota: Importante presentarse al laboratorio con diagrama de flujo). PROBLEMATIZACIÓN: Por qué no viertes blanqueador directamente sobre la ropa? HIPÓTESIS PROPUESTA POR EL ALUMNO: 4

6 Materiales: matraz volumétrico 100 ml. 1 balanza granataria. 1 probeta graduada. 1 pipeta. 1 espátula. 1 piseta. Sustancias: Ácido sulfúrico (H SO ) concentrado. 2 4 Hidróxido de sodio (NaOH). Agua destilada. * 5 gr cloruro de sodio (NaCl). * Materiales y sustancias que deberán ser proporcionados por los alumnos. A continuación se te muestran diferentes procedimientos para la preparación de soluciones; realízalos y, si es necesario, apóyate en el maestro. PROCEDIMIENTO I: Prepara una solución al 5% de cloruro de sodio (NaCl). 1. Realiza los cálculos para preparar 100 ml de solución. 2. Pesa los gramos de NaCl calculados.. Una vez pesado el reactivo, se coloca en el matraz volumétrico y agrega aproximadamente 0 ml de agua destilada para disolver el NaCl. Cuando éste sea disuelto se adiciona más agua hasta la marca de aforo. 4. Se tapa el matraz y se invierte varias veces para homogenizar la solución. PROCEDIMIENTO II: Prepara una solución 1 Molar de hidróxido de sodio (NaOH). 1. Realiza los cálculos necesarios para preparar 100 ml de solución. 2. Pesa los gramos de NaOH calculados.. Una vez preparado el reactivo, se coloca en un matraz volumétrico y agrega aproximadamente 0 ml de agua destilada para disolver el NaOH. Cuando éste sea disuelto se adiciona más agua hasta la marca de aforo. 4. Se tapa el matraz y se invierte varias veces para homogenizar la solución. 5

7 PROCEDIMIENTO III: Prepara una solución 1N de ácido sulfúrico (H SO ) Siguiendo los pasos del procedimiento II, prepara la solución. CUESTIONARIO: 1. Menciona 5 ejemplos de soluciones de uso cotidiano que expresen su concentración en unidades físicas. 2. Menciona para qué nos sirve conocer la concentración de una solución en unidades químicas.. Investiga algunas soluciones cuya concentración está dada en unidades químicas. 4. Con base al procedimiento I, qué cantidad del NaCl se necesita para preparar una solución al 15% y 50%? CONCLUSIONES: Establece conclusiones respondiendo a los cuestionamientos de la problematización e hipótesis. 6

8 PRÁCTICA # 8 MODELOS MOLECULARES DE HIDROCARBUROS SATURADOS E INSATURADOS PROPÓSITO: Construir y nombrar estructuras de hidrocarburos saturados e insaturados, utilizando modelos moleculares. CONCEPTOS ANTECEDENTES: Hidrocarburos. Alcanos. Alquenos. Alquinos. PROBLEMATIZACIÓN: Por qué las fórmulas semidesarrolladas son más utilizadas para representar los compuestos orgánicos? HIPÓTESIS PROPUESTA POR EL ALUMNO: 7

9 Materiales: 1 Paquete de piezas plásticas de modelos moleculares "labs_aids". Nota: Por equipo integrado por 2 ó alumnos. PROCEDIMIENTO: 1. Las piezas de los modelos moleculares constan de: a) Átomos de carbono que son las figuras esféricas negras. b) Átomos de hidrógeno que son las figuras esféricas blancas. c) Enlaces que son las varillas de plástico blancas. 2. Utilizando las piezas de los modelos moleculares construye las siguientes estructuras y completa el cuadro que se te presenta: Condensada Semidesarrollada Desarrollada NOMBRE del Compuesto GRUPO Funcional C H 2 6 C H 8 C H 4 10 C H Una vez terminados los modelos del paso 2, utilízalos para construir las siguientes estructuras: Condensada Semidesarrollada Desarrollada NOMBRE del Compuesto GRUPO Funcional C H 2 4 C H 6 C H 4 8 C H Una vez terminados de armar los modelos del paso, utilízalos para construir las siguientes estructuras: Condensada Semidesarrollada Desarrollada NOMBRE del Compuesto GRUPO Funcional C H 2 2 C H 4 C H 4 6 C H 5 8 8

10 5. Construye los modelos de las siguientes estructuras y escribe sus fórmulas semidesarrolladas: a) 2-metil propano. b) 2-metil, 2-buteno. c) -hexino. Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California Sur CUESTIONARIO: 1. Qué diferencia existe estructuralmente entre los alcanos y alquenos que tienen el mismo número de átomos de carbono en su estructura? 2. Qué diferencia existe estructuralmente entre los alcanos y alquinos que tienen el mismo número de átomos de carbono en su estructura?. Cuál es la fórmula general de los alcanos? 4. Cuál es la fórmula general de los alquenos? 5. Cuál es la fórmula general de los alquinos? 6. Escribe los nombres y las fórmulas de los dos radicales alquilo más conocidos. CONCLUSIONES: Establece conclusiones respondiendo a los cuestionamientos de la problematización e hipótesis. 9

11 PRÁCTICA # 9 IDENTIFICACIÓN DE GRUPOS FUNCIONALES PROPÓSITO: Identificar qué grupos funcionales están presentes en los compuestos orgánicos. CONCEPTOS ANTECEDENTES: Compuesto orgánico. Grupos funcionales. Espectroscopia de absorción infrarroja. PROBLEMATIZACIÓN: Qué relación existe entre la estructura y la reactividad química de los compuestos orgánicos? De qué depende esta reactividad? HIPÓTESIS PROPUESTA POR EL ALUMNO: Materiales: 1 gradilla para tubos de ensaye. 6 tubos de ensaye. 1 pinzas para tubo de ensaye. 1 pipeta graduada de 1 ml. 1 pipeta graduada de 5 ml. 1 pinzas de crisol. 10

12 1 vaso de precipitados de 250 ml. 1 vaso de precipitados de 100 ml. 1 soporte universal con anillo y malla. 1 mechero. 1 tapón de hule #000. Sustancias: Reactivo de Baeyer, recién preparado, 10 ml aprox. Reactivo de Brandy, recién preparado, ml. Reactivo de Tollens, recién preparado, 1 ml. Cloroformo, 10 ml. Nitrato de plata, solución al 2%, (AgNO ), 2 ml. Nitrato de plata, en etanol, (AgNO ), 2 ml. Ácido nítrico, solución al 5%, (HNO ), 2 gotas. Ácido acético, (CH COOH), 1 ml. Yodato de potasio, solución al 4%, (KIO ), 2 gotas. Yoduro de potasio, solución al 2% (KI), 2 gotas. Almidón, solución al 0.1%, 2 gotas. Etanol, (CH CH OH), 2 ml. 2 * hielo, 250 gr (media taza). 10 ml de cualquiera de las siguientes sustancias: * Gasolina blanca, aceite de oliva, limpiador de uñas, vinagre comercial, aceite comestible, aceite para bebe, vainilla, aguarrás, etc. * Material y sustancias que deberán proporcionar los alumnos. Nota para el laboratorista. Los reactivos de Baeyer, Brandy y Tollens se preparan de la siguiente manera: a) Reactivo de Baeyer. A una solución acuosa de permanganato de potasio (KMnO ) al 4 2% adicionarle gotas de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) al 10%. b) Reactivo de Brandy. Disolver gr de 2,4-dinitrofenilhidrazina en 15 ml de ácido sulfúrico (H SO ) concentrado; enseguida añadir esta solución a otra formada por 20 ml de 2 4 H O y 70 ml de etanol. 2 c) Reactivo de Tollens. Éste debe prepararse exactamente antes de usarse. Mezcla en un tubo de ensaye 1 ml de una solución acuosa de AgNO al 5% con dos gotas de una solución de NaOH al 5%. Añadir gota a gota y con agitación una solución de hidróxido de amonio (NH OH) 2 M, hasta disolver el precipitado de hidróxido de plata (AgOH) que se 4 había formado. PROCEDIMIENTO: 1. Prueba para insaturaciones (prueba de Baeyer). En un tubo de ensaye coloca 4 ml de agua y 4 gotas (ó 0.1 gr) del compuesto a examinar (aceite comestible) enseguida, añade el reactivo de Baeyer gota a gota y observa lo que sucede. La prueba es positiva si hay un cambio en el color del reactivo de Baeyer o se forma un precipitado café-negruzco. 11

13 2. Prueba para compuestos halogenados. Coloca en un tubo de ensaye 2 ml de una solución al 2% de AgNO en etanol y añade después una gota del compuesto a examinar. Si después de 5 minutos no se observa reacción alguna, calienta a baño María hasta ebullición y observa si se forma un precipitado. Si hay precipitado, añade 2 gotas de la solución de HNO al 5% y observa si éste se disuelve. La prueba es positiva si el precipitado no se disuelve.. Prueba para alcoholes. En un tubo de ensayo se coloca 1 ml de ácido acético y se le agregan 2 ml del compuesto a examinar. La solución resultante se vierte sobre un poco de hielo contenido en un vaso de precipitados de 100 ml, y se huele el contenido. La prueba es positiva si se percibe algún olor. 4. Prueba para ácidos (ensayo de iodato-ioduro). Coloca en un tubo de ensayo 2 gotas (ó 5 mg) de la muestra problema y añade 2 gotas de una solución acuosa al 2% de KI y 2 gotas de una solución acuosa al 4% de KIO. Tapa el tubo con tapón de hule y calienta a baño maría con el agua hirviendo durante un minuto. Deja enfriar el tubo y añade 2 gotas de una solución al 0.1% de almidón recién preparada. La prueba es positiva si aparece un color azul. 5a. Prueba para los compuestos carbonílicos (aldehídos y cetonas). En un tubo de ensaye coloca 2 ml de etanol y agrégale 2 gotas de la muestra problema. Después añade ml del reactivo de Brandy y agita vigorosamente; déjalo reposar. La prueba es positiva si se forma un precipitado, lo cual indica que la sustancia es un compuesto carbonílico (aldehído o cetona). Para distinguir si se trata de un aldehído o cetona se realiza la siguiente prueba. 5b. Prueba para aldehídos (reactivo de Tollens). En un tubo de ensayo coloca 0.5 ml de reactivo de Tollens, adiciona 10 gotas de la muestra problema (quitaesmalte de uñas) y agita. La prueba es positiva sólo para aldehídos; esto se detecta si se forma un espejo de plata en el interior del tubo de ensayo. Análisis de resultados: Con las observaciones realizadas durante la práctica llena una tabla como la que se muestra a continuación: MUESTRA PROBLEMA PRUEBA APLICADA OBSERVACIONES 12

14 Para cada una de las pruebas realizadas que haya sido positiva, escribe la reacción general que permite identificar al grupo funcional en cuestión. CUESTIONARIO: 1. Se alcanzaron los objetivos de la práctica? Por qué? 2. Se cumplió la hipótesis propuesta? Por qué?. Las pruebas realizadas fueron concluyentes? Por qué? 4. Qué ventajas y desventajas tiene el análisis funcional? 5. Qué modificaciones o mejoras pueden realizarse al experimento? CONCLUSIÓN: Establece conclusiones respondiendo a los cuestionamientos de la problematización e hipótesis. 1

15 PRÁCTICA # 10 ELABORACIÓN DE UN POLÍMERO SINTÉTICO PROPÓSITO: Preparar en el laboratorio un polímero sintético a partir de sustancias de uso cotidiano. CONCEPTOS ANTECEDENTES: Polímero. Monómero. Macromoléculas naturales. Macromoléculas sintéticas. PROBLEMATIZACIÓN: Los polímeros de cadena larga son más resistentes que los de cadena corta? HIPÓTESIS PROPUESTA POR EL ALUMNO: 14

16 Materiales: 1 vaso de precipitados de 250 ml. 1 agitador. 1 balanza. 1 espátula. 1 charola de disección. Sustancias: * Resistol blanco 850, (acetato de polivinilo), 10 gr. ** Bórax en polvo (tetraborato de sodio), (Na2B4O 7. 10H2O), 10 gr. * Colorante vegetal. * Material que deberán proporcionar los alumnos. ** Se consigue en cualquier farmacia. Este compuesto puede ocasionar alergia en algunos individuos; Por seguridad evita respirar el polvo de bórax y no lo ingieras. Lava perfectamente tus manos después de usarlo. PROCEDIMIENTO: 1. Coloca 5 gr de resistol en el vaso de precipitados. Vierte poco a poco (5 gr) del bórax, agítalo y observa. 2. Conforme agregas el bórax se va formando una masa que puedes tomar con las manos y darle la forma que desees. Por ejemplo puedes hacer una pelota o amasarla como tortilla y cortarla con un molde adecuado para formar la figura deseada. Satisface tu curiosidad e investiga si bota, se pega, sirve para borrar, si se puede escribir con un marcador de colores sobre ella o con un marca-textos de tinta fluorescente. Se puede dar color a la masa agregando una pizca de color al resistol antes de añadir el bórax. OBSERVACIONES: 15

17 CUESTIONARIO: 1. Qué sucede si se aumenta o disminuye la cantidad de bórax? Y si el bórax se disuelve en agua? 2. Qué diferencia hay entre el resistol fresco y el mismo resistol con bórax?. La masa formada es un polímero? Por qué? 4. Qué función tiene el bórax? CONCLUSIÓN: Establece conclusiones respondiendo a los cuestionamientos de la problematización e hipótesis. 16