Determinación de densidad de líquidos

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1 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA MATERIA Y MEDICIÓN PRACTICA 1 Determinación de densidad de líquidos COMPETENCIA Relacionar las propiedades de la materia y de la energía, su comportamiento y relación con los fenómenos naturales RESULTADOS DE APRENDIZAJE Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina la densidad de líquidos por diferentes métodos e interpreta los resultados obtenidos. ACTIVIDADES Las medidas de peso y volumen son fundamentales en una ciencia experimental como la química. Por lo tanto es importante aprender a usar con propiedad estas medidas haciendo énfasis en la precisión y en las cifras significativas. La densidad es una propiedad característica de las sustancias. Se define como la masa por unidad de volumen de un material. La densidad de líquidos y soluciones se expresa en g / ml, la densidad de los sólidos en g / cm 3 y la de los gases en g / L. Para determinar la densidad de cualquier sustancia en cualquiera de los estados de agregación de la materia se debe obtener la masa de una muestra y el volumen que ella ocupa a determinada temperatura. En física, química e ingeniería, un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace está conversión. Las características importantes de un instrumento de medida son: precisión, exactitud, apreciación y sensibilidad Las características importantes de un instrumento de medida son: Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real. Apreciación: es la medida más pequeña que es perceptible en un instrumento de medida. Sensibilidad: es la relación de desplazamiento entre el indicador de la medida y la medida real.

2 MATERIALES Y REACTIVOS Balanza granataria o de brazo Balones de 25 ml Picnómetro Probeta graduada de 25 ml Líquidos: leche, gaseosa, yogurt, aceite, alcohol, etc. PROCEDIMIENTO 1. Procedimiento para hallar la densidad con picnómetro El picnómetro es un instrumento para medir el volumen de un líquido, cada uno mide un volumen diferente, debe llenarse totalmente de líquido hasta que haya reboce por el capilar, este debe quedar totalmente lleno para que contenga el volumen especificado en el picnómetro. Ver figura 6 Fig. 6. Picnómetro vacío y lleno Balanza granataria. Las pesas de la balanza deben ubicarse en ceros y la perilla debe estar nivelada en cero, en caso de que no éste en cero hay un tornillo que sirve para graduarla. Fig. 7. Balanza de brazos Se le halla la masa al picnómetro ya sea en la balanza granataria, debe estar totalmente seco para no introducir errores. (Todo picnómetro debe estar limpio antes de la pesada). Se llena el picnómetro con el líquido muestra (el capilar debe quedar totalmente lleno Fig. 6), luego se lleva a la balanza para medirle la masa del picnómetro con líquido. La masa del líquido es igual a la masa del picnómetro lleno menos la masa del picnómetro vacío. Con la masa del líquido y el volumen que se midió en el picnómetro se halla la densidad (d = m/v) DATOS DE LA PRÁCTICA UTILIZANDO EL PICNÓMETRO

3 LIQUIDO Agua Gaseosa Yogurt Vino Leche MASA PICNÓMETR O MASA MASA PICNÓMETR LIQUIDO O CON LIQUIDO VOLUMEN PICNÓMETR O DENSIDAD LIQUIDO 2. Procedimiento para hallar la densidad de líquidos con probeta graduada de 25 ml Se pesa la probeta en la balanza (debe estar seca y limpia) y se escribe el valor en una libreta. Se toman 5 ml de líquido en la probeta, se pesa en la balanza y se toma nota de los valores en una libreta. Se halla la masa y con el volumen tomado del líquido se puede hallar la densidad utilizando la probeta. DATOS DE LA PRÁCTICA UTILIZANDO LA PROBETA GRADUADA VOLUMEN ml MASA PROBETA MASA PROBETA CON LIQUIDO DENSIDAD Agua Gaseosa Yogurt Vino Leche NOTA: A cada líquido se le debe construir una matriz semejante a la mostrada. Realice el mismo procedimiento con los demás líquidos de que dispone. Investigue sus densidades y compárelas. Recuerde que: % de error = (valor experimental - valor teórico) X 100 (valor teórico) EVALUACIÓN. Calcular la densidad de los diferentes líquidos en el picnómetro y probeta graduada. Calcular los porcentajes de error de todos los líquidos utilizados. Demostrar que la densidad es una propiedad física y además intensiva Definir precisión y exactitud. Describa los tipos de errores que pudieron haber afectado los resultados de esta práctica y como podrían ser minimizados. BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994

4 Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS SKOOG, Douglas y WES, Donad. Química analítica. 4 Edición, Madrid, España, MC Graw-Hill. Pag GARZÓN, Guillermo, Fundamentos de Química general 2 a. Edición,. Bogotá, Me Graw- Hill, Pag

5 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA MATERIA Y MEDICIÓN PRACTICA 2 Determinación de densidad de sólidos COMPETENCIA Relacionar las propiedades de la materia y de la energía, su comportamiento y relación con los fenómenos naturales RESULTADOS DE APRENDIZAJE Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina la densidad de sólidos regulares e irregulares por diferentes métodos, identificando cual es el mejor método para la realización de la práctica. ACTIVIDADES PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES La medición de la densidad de muestras solidas requiere de la aplicación de técnicas adecuadas para la evaluación del volumen del material. Factores tales como la forma del objeto, su consistencia, la presencia de poros, el factor de empaquetamiento, etc., determinan la elección del procedimiento adecuado para evaluar esta propiedad. Arquímedes ( A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya forma más común de expresarlo es: "Todo sólido de volumen V sumergido en un fluido, experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado". La determinación de la densidad de sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje (E), el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire (ws) y el peso aparente del sólido sumergido en el líquido (wa). El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del sólido sumergido. E = wdes = ws - wa = VdL, donde wdes es el peso de líquido desalojado, V el volumen del sólido y dl la densidad del líquido. Se debe consultar peso específico (Pe), Hidrómetro, Principio de Arquímedes, unidades de densidad, densidad de las mezclas liquidas, densidad de los gases y su forma de calcularla a distintas presiones y temperaturas (empleando las leyes de los gases ideales). MATERIALES Y REACTIVOS Balanza Granataria Probeta de 100 ml Vaso de precipitado de 100 ml Regla Hilo o cordón de tela Sólidos Regulares e irregulares, ejemplo: maras, cubos de madera, monedas, cilindros

6 de madera, aserrín, arena, granos de lenteja, arveja, arroz, frijol, etc. PROCEDIMIENTO Para sólidos que tienen figuras geométricas definidas se puede calcular su volumen con fórmulas matemáticas o por desplazamiento de líquido en una probeta. (Principio de Arquímedes). La masa del sólido se mide en una balanza y por la relación m/v se halla la densidad. Tome un bloque de forma regular, mídale los respectivos lados y determine el volumen. Mediante la balanza, determine su masa. Aplicando la formula densidad = masa sobre volumen (d=m/v), calcule la densidad. Luego aplique el principio de Arquímedes para hallar la densidad del mismo sólido y compare las dos densidades halladas. Solicite al profesor otro bloque y determine el volumen, la masa y la densidad. Cuando se va a hallar la densidad por ejemplo de granos o material particulado (sólido irregular), se debe diferenciar la densidad aparente de la densidad real. Fig. 8 Método de la Probeta - Sólidos regulares Cuando se halla la densidad aparente se tiene en cuenta los vacíos que existe entre las partículas, la densidad real no tiene en cuenta los espacios entre partículas.en la densidad aparente el volumen esta dado por el que ocupan las partículas más el volumen de los espacios vacíos. En la densidad real, el volumen es el que ocupa cada partícula y no se tiene en cuenta los espacios vacíos que existe entre ellas. CÓMO SE HALLA EL VOLUMEN REAL? El material particulado se lleva a una probeta que contiene un volumen definido de agua y por volumen desplazado se mide el volumen de todas las partículas. 10 ml 12 ml Fig. 9 Método de la probeta - Sólidos irregulares

7 Tome una probeta de 10 ml; séquela y pésela; agréguele un volumen de arena seca entre 5 ml y 8 ml, determine el volumen de dicha sustancia y la masa de todo el sistema. Determine la masa de la arena y calcule su densidad. Repita el procedimiento con aserrín y harina. Tome, con el visto bueno del profesor, un objeto irregular. Para determinar la densidad de un sólido irregular, se halla de la siguiente manera: determine la masa del sólido irregular pesándolo en un vidrio de reloj. Y su volumen utilizando la técnica del volumen desplazado (principio de Arquímedes). Para ello tome una probeta graduada de 100 ml y mida un volumen exacto de agua, agregue el sólido irregular y registre el aumento de volumen. Calcule la densidad y el peso específico del sólido irregular. Nota: En cada pesada utilice una pinza para manipular los objetos. De este modo se evitan errores por aumento de peso debido a la grasa o humedad que le pueda quedar adherida al objeto o al recipiente cuando se manipulan directamente con las manos. Realice el mismo procedimiento con los demás sólidos de que dispone. Investigue sus densidades y compárelas. Calcule el porcentaje de error de acuerdo con los datos obtenidos por usted. DATOS DE LA PRÁCTICA. No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar las densidades y los pesos específicos de las muestras trabajadas. Materiales Medidos Volumen (v) Masa (m) Densidad ( d) Bloque 1 (nombre) Bloque 2 Bloque 3 Liquido 3 Arena Probeta = Probeta Sólidos irregulares + arena = Probeta = Probeta Arena = + sólido = NOTA: Lamisma matriz se Sólido realiza = con los demás sólidos.

8 EVALUACIÓN. Calcular la densidad de los diferentes sólidos con los métodos empleados. Calcule los porcentajes (%) de error. Diferencias entre propiedades intensivas y extensivas. Diga cuáles pueden ser las fuentes de error al determinar el volumen por las metodologías utilizadas. En la determinación de la densidad de polvos, harinas, cristales, etc. Qué es más factible, obtener una densidad menor o una densidad mayor que la real? Explique su respuesta. Que es la densidad aparente? Como se mide la densidad de materiales granulados, materiales porosos y pastas? BIBLIOGRAFÍA TEXTOS SUGERIDOS CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS SKOOG, Douglas y WES, Donad. Química analítica. 4 Edición, Madrid, España, MC Graw-Hill. Pag GARZÓN, Guillermo, Fundamentos de Química general 2 a. Edición, Bogotá, Me Graw- Hill, Pág SITIOS WEB

9 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA MATERIA Y MEDICIÓN PRACTICA 3 Determinación de punto de fusión COMPETENCIA Relacionar las propiedades de la materia y de la energía, su comportamiento y relación con los fenómenos naturales RESULTADOS DE APRENDIZAJE Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina el punto de fusión de diferentes sólidos, analizando cómo éste influye en las propiedades de la materia. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS Fig. 10. Estados de la materia El punto de solidificación de un líquido puro (no mezclado) es en esencia el mismo que el punto de fusión de la misma sustancia en su estado sólido, y se puede definir como la temperatura a la que el estado sólido y el estado líquido de una sustancia se encuentran en equilibrio. Si aplicamos calor a una mezcla de sustancia sólida y líquida en su punto de solidificación, la temperatura de la sustancia permanecerá constante hasta su licuación total, ya que el calor se absorbe, no para calentar la sustancia, sino para aportar el calor latente de la fusión. Del mismo modo, si se sustrae el calor de una mezcla de sustancia sólida y líquida en su punto de solidificación, la sustancia permanecerá a la misma temperatura hasta solidificarse completamente, pues el calor es liberado por la sustancia en su proceso de

10 transformación de líquido a sólido. Así, el punto de solidificación o el punto de fusión de una sustancia pura pueden definirse como la temperatura a la que la solidificación o fusión continúan una vez comenzado el proceso. En esta parte usted debe efectuar una revisión de los conceptos adquiridos previamente, sobre el significado de los términos calor y temperatura: qué significa cada uno de ellos, qué representan, cómo se miden, en qué unidades se expresan, son equivalentes o no, etc. Qué significa el punto de fusión, qué factores influyen en el punto de fusión y cómo más se puede medir la temperatura. Existen dispositivos diferentes al termómetro de mercurio utilizado aquí. En qué principio se basa la medición de la temperatura, en que unidades se expresa. Cuáles son las equivalencias entre las diferentes temperaturas. MATERIALES Y REACTIVOS - Vidrio de reloj - Vaso de precipitados de 500 ml - Soporte universal - Pinza para soporte - Mechero a gas - Vaso de precipitado - Varilla de vidrio (agitador) - Tubos capilares de 0.5 mm de diámetro - Hielo - Termómetro - Espátula. - Sustancias problema - Alambre de cobre o bandas de caucho - Aceite mineral PROCEDIMIENTO Calibración del termómetro Calibración de Temperatura Punto de Fusión del Agua. Prepare en el vaso de precipitados, de modo que quede lleno hasta la mitad con una mezcla de agua y hielo. Introduzca el termómetro dentro de la mezcla, tomándolo por la parte superior, de modo que el bulbo quede aproximadamente en el centro. Vaya observando la columna de mercurio que va descendiendo, la cual nos indica la temperatura del punto de fusión del agua (dejar 10 minutos el termómetro en el vaso) y note como en un instante dado, ésta permanece fija. Anote esta temperatura, la cual nos indica el grado de desfasamiento con respecto a O C.

11 Fig 11. Vaso con hielo NOTA: Cada vez que se necesite el termómetro para medir las temperaturas de un proceso, se debe calibrar el termómetro debido a que estos no se pueden identificar fácilmente y otros grupos de trabajo los utilizan con frecuencia. Calibración de temperatura Punto de Ebullición del Agua. El termómetro se coloca en agua hirviendo (sale vapor de agua) de tal manera de que el bulbo del termómetro no toque las paredes del vaso. Nota: Colocar una base de icopor en la boca del vaso para que soporten o sostengan el termómetro; también se puede utilizar un soporte universal y una pinza sencilla. La temperatura del punto de ebullición se registra cuando se presenta burbujeo en la superficie del agua (presión de vapor a las condiciones de Bucaramanga). La temperatura me indica el grado de desfasamiento con respecto al punto de ebullición que se registra en la ciudad de Bucaramanga. NOTA: Cada vez que se necesite el termómetro para medir las temperaturas de un proceso, se debe calibrar el termómetro debido a que estos no se pueden identificar fácilmente y otros grupos de trabajo los utilizan con frecuencia. DETERMINACION DEL PUNTO DE FUSION. Colocar aceite mineral en el vaso de precipitado. La sustancia cuyo punto de fusión se va a determinar se pulveriza sobre un vidrio de reloj empleando la punta de un agitador. Ya pulverizada se introduce en el capilar sellado por un extremo con la llama se golpea por el extremo abierto del tubo contra la sustancia para introducirla en él y se golpea el extremo cerrado para que la sustancia vaya al fondo del tubo hasta formar una columna con la sustancia de 0.5 a1.0 cm de longitud. El tubo, llamado también capilar, ya preparado se detiene en el bulbo del termómetro mediante un aro de hule o alambre de cobre, la parte superior del tubo debe quedar lo más alejado posible de la superficie del aceite para evitar que penetre. Ver figura 11

12 Fig. 11 Montaje para determinar el punto de fusión de una sustancia sólida El capilar que contiene la sustancia debe estar adherida al bulbo del termómetro y éste deberá estar dentro del aceite contenido en el vaso de precipitado de tal forma que tape la muestra, evitando que toque las paredes del vaso. Una vez listo el montaje, se procede al calentamiento, regular el calentamiento para que la temperatura se eleve 2 ó 3 grados por minuto. Si se desconoce el punto de fusión de la sustancia, primero se hace una determinación rápida para ver entre que limites funde y después se hace otra determinación elevando la temperatura lentamente a fin de poder determinar con exactitud la temperatura de fusión. Se deberá anotar: la temperatura a la que comienza a fundir y la temperatura a la cual se licua la muestra; también se debe anotar si ocurre alguna descomposición, desprendimiento de gases o cambio de color. Anote todos los datos y observaciones en el diario siguiendo las indicaciones del profesor o auxiliar de laboratorio. NOTA: Este montaje se realiza para cada una de las muestras. El aceite debe ser cambiado para cada una de las muestras DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar los puntos de fusión y porcentajes de error de las muestras trabajadas. CALIBRACIÓN DEL TERMÓMETRO Propiedad Física Valor teórico Valor observado T - Calibración Valor corregido T. Fusión del agua T. Ebull. del agua TEMPERATURA DE FUSIÓN DE LAS SUSTANCIAS UTLIZADAS SUSTANCIA Tº PUNTO DE FUSIÓN 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia

13 SUSTANCIA Tº FUSIÓN TEÓRICA (buscarla) Tº FUSIÓN EXPERIM. % ERROR 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio. EVALUACIÓN. 1. Explicar cómo se hace la calibración de un termómetro para la determinación de la temperatura de fusión? 2. Como se haría la determinación del punto de fusión de una mezcla de dos sustancias. 3. Determinar los porcentajes de error. 4. Cuál es la importancia de determinar las propiedades físicas de las sustancias como las que se hicieron en estos experimentos. 5. Mencione los factores de error que posiblemente se pudieron cometer al realizar la práctica? 6. Porque la temperatura de fusión de un sólido permanece invariable durante el cambio de estado? 7. Qué efecto ejercerá cada una de las siguientes circunstancias sobre el punto de fusión observado y en el intervalo de fusión de una muestra? A. Uso de un capilar de paredes gruesas. B. Una calefacción rápida. C. Empleo de mucha cantidad de muestra. 8. Por qué es aconsejable usar un baño de aceite para la determinación de la temperatura de fusión? Por qué debe ser muy lento el calentamiento del baño de aceite? 9. Además del aceite es posible utilizar otros líquidos para esta misma práctica? Cuáles? Qué criterios deben tenerse en cuenta para su selección? 10. Por qué la temperatura de fusión de muchos sólidos se reporta como un rango? (Ej. acetanilida: C) 11. Cuál es la influencia de una impureza insoluble en la temperatura de fusión de un sólido? 12. Cuáles son las escalas más comunes para medir la temperatura? 13. Qué aplicación tiene el descenso del punto de congelación?

14 BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial Mc Graw-Hill. MOORE, Davies y Collins. Química. Ed. Mc Graw-Hill, 1981 Prácticas de Laboratorio Universidad de Antioquia SITIOS WEB

15 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA MATERIA Y MEDICIÓN PRACTICA4 Determinación de punto de ebullición COMPETENCIA Relacionar las propiedades de la materia y de la energía, su comportamiento y relación con los fenómenos naturales RESULTADOS DE APRENDIZAJE Identifica y aprende la manipulación de los materiales, equipos y reactivos del laboratorio de Química Inorgánica. Determina el punto de ebullición de alcoholes, relacionando las propiedades químicas de éstos y la influencia de la presión atmosférica durante la realización de la práctica. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS Punto de ebullición, Temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica existente sobre dicho líquido. A temperaturas inferiores al punto de ebullición (p.e.), la evaporación tiene lugar únicamente en la superficie del líquido. Durante la ebullición se forma vapor en el interior del líquido, que sale a la superficie en forma de burbujas, con el característico hervor tumultuoso de la ebullición. Cuando el líquido es una sustancia simple o una mezcla azeotrópica, continúa hirviendo mientras se le aporte calor, sin aumentar la temperatura; esto quiere decir que la ebullición se produce a una temperatura y presión constantes con independencia de la cantidad de calor aplicada al líquido. Cuando se aumenta la presión sobre un líquido, el p.e. aumenta. El agua, sometida a una presión de 1 atmósfera ( pascales), hierve a 100 C, pero a una presión de 217 atmósferas el p.e. alcanza su valor máximo, 374 C. Por encima de esta temperatura, (la temperatura crítica del agua) el agua en estado líquido es idéntica al vapor saturado.al reducir la presión sobre un líquido, baja el valor del p.e. A mayores alturas, donde la presión es menor, el agua hierve por debajo de 100 C. Si la presión sobre una muestra de agua desciende a 6 pascales, la ebullición tendrá lugar a 0 C.Los puntos de ebullición se dan dentro de un amplio margen de temperaturas. El p.e. más bajo es el del helio, -268,9 C; el más alto es probablemente el del volframio, unos C. Los puntos de ebullición correspondientes a los distintos elementos y compuestos que se citan en sus respectivos artículos, se refieren a la presión atmosférica normal, a no ser que se especifique otra distinta. En esta parte usted debe efectuar una revisión de los conceptos adquiridos previamente en su curso de Química I, sobre el significado de los términos calor y temperatura: qué significa cada uno de ellos, qué representan, cómo se miden, en qué unidades se expresan, son equivalentes o no, etc.

16 MATERIALES Y REACTIVOS - Vidrio de reloj - Vaso de precipitados de 500 ml - Soporte universal - Pinza para soporte - Mechero a gas - Vaso de precipitado - Tubo de ensayo pequeño - Varilla de vidrio (agitador) - Tubos capilares de 0.5 mm de diámetro - Termómetro - Espátula - Gotero - Aceite mineral - Agua destilada - Hielo - Sustancias problema - Alambre de cobre o bandas de caucho PROCEDIMIENTO Calibración del Termómetro Calibración de Temperatura Punto de Fusión del Agua. Prepare en el vaso de precipitados, de modo que quede lleno hasta la mitad con una mezcla de agua y hielo. Introduzca el termómetro dentro de la mezcla, tomándolo por la parte superior, de modo que el bulbo quede aproximadamente en el centro. Vaya observando la columna de mercurio que va descendiendo, la cual nos indica la temperatura del punto de fusión del agua (dejar 10 minutos el termómetro en el vaso) y note como en un instante dado, ésta permanece fija. Anote esta temperatura, la cual nos indica el grado de desfasamiento con respecto a O C. Calibración de temperatura Punto de Ebullición del Agua. El termómetro se coloca en agua hirviendo (sale vapor de agua) de tal manera de que el bulbo del termómetro no toque las paredes del vaso. Nota: Colocar una base de icopor en la boca del vaso para que soporten o sostengan el termómetro; también se puede utilizar un soporte universal y una pinza sencilla. La temperatura del punto de ebullición se registra cuando se presenta burbujeo en la superficie del agua (presión de vapor a las condiciones de Bucaramanga). La temperatura me indica el grado de desfasamiento con respecto al punto de ebullición que se registra en la ciudad de Bucaramanga. NOTA: Cada vez que se necesite el termómetro para medir las temperaturas de un proceso, se debe calibrar el termómetro debido a que estos no se pueden identificar fácilmente y otros grupos de trabajo los utilizan con frecuencia.

17 3 sustancia DETERMINACION DE PUNTOS DE EBULLICIÓN. En un tubo de ensayo pequeño, colocar de 3 a 5 gotas de la muestra problema. Un tubo capilar de 0.5 mm de diámetro que se ha cerrado por un extremo se introduce en el primer tubo con el extremo abierto dirigido al fundo. Enseguida une el tubo conteniendo el capilar, a un termómetro; procurando que la columna del líquido quede pegada al bulbo, ver Figura 12. Termómetro y tubo se introducen en el vaso de precipitado que se ha usado para los puntos de fusión teniendo las mismas precauciones. Se calienta el baño lentamente hasta que el tubo capilar empiece a desprender burbujas. Se detiene el calentamiento y se anota la temperatura que registra el termómetro en el que dejan de desprenderse burbujas y justo antes que el líquido entre nuevamente en el capilar invertido. La temperatura leída es el punto de ebullición de la muestra a la presión atmosférica. Determine el punto de ebullición del líquido problema y anote sus observaciones en el diario. Fig. 12 Montaje para determinar el punto de ebullición en líquidos NOTA: Este montaje se realiza para cada una de las muestras. El aceite debe ser cambiado para cada una de las muestras DATOS DE LA PRÁCTICA No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar los puntos de ebullición y porcentajes de error de las muestras trabajadas. CALIBRACIÓN DEL TERMÓMETRO Propiedad Física Valor teórico Valor observado T - Calibración Valor corregido T. Fusión del agua T. Ebull. del agua TEMPERATURA DE EBULLICION DE LAS SUSTANCIAS UTLIZADAS SUSTANCIA Tº PUNTO DE EBULLICIÓN 1 sustancia 2 sustancia

18 SUSTANCIA Tº EBULLICIÓN TEÓRICA (buscarla) Tº EBULLICIÓN EXPERIM. % ERROR 1 sustancia 2 sustancia 3 sustancia No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente con el fin de determinar los puntos de ebullición de las muestras trabajadas. Incluya dibujos y todos los datos en el reporte, de acuerdo a las indicaciones del profesor o del auxiliar de laboratorio. EVALUACIÓN. 1. Explicar cómo se hace la calibración de un termómetro para las determinaciones de las temperaturas de ebullición. 2. Como se haría la determinación del punto de ebullición de una mezcla de dos sustancias. 3. Cuál es la importancia de determinar las propiedades físicas de las sustancias como las que se hicieron en estos experimentos. 4. Cómo influye la presencia de impurezas solubles en el punto de ebullición? 5. Por qué la temperatura de ebullición se da justo cuando el líquido asciende por el interior del capilar? 6. Por qué la presión atmosférica influye sobre el punto de ebullición? 7. Donde se cocinará más rápido un huevo: en el Himalaya (presión atmosférica = 300 torr), en la luna (presión atmosférica = 20 torr) o en Bogotá (presión atmosférica = 560 torr)? Explique su respuesta. 8. Por qué los alimentos se cocinan más fácilmente en una olla a presión? 9. Podría identificarse plenamente una sustancia con base únicamente en los puntos de fusión y ebullición? Explique. 10. Qué son fuerzas intermoleculares y cómo se clasifican? 11. Investigue qué son sustancias polares y no polares. Qué son los puentes de hidrogeno. Qué relación tiene la polaridad con el punto de ebullición? BIBLIOGRAFÍA TEXTOS SUGERIDOS

19 CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS - GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial McGraw-Hill. - Sorum, O.H. Laboratory Manual of General Chemistry. Edi. Printice Hall, 3a. ed SITIOS WEB

20 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA CAMBIOS DE LA MATERIA PRACTICA 5 Separación de mezclas heterogéneas COMPETENCIA Comprobar la ley de la conservación de la materia mediante procedimientos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Realiza varios métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas, teniendo en cuenta los componentes del tipo de mezcla a separar. ACTIVIDADES FUNDAMENTOS TEÓRICOS La materia suele clasificarse para su estudio en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras se caracterizan porque tienen composición fija, no pueden separarse por métodos físicos en otras sustancias más simples y durante un cambio de estado la temperatura se mantiene constante. Una mezcla es una combinación física de dos o más sustancias puras, la mezcla tiene composición variable y sus componentes pueden separarse por métodos físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de estado. Las mezclas se clasifican en heterogéneas cuando constan de dos o más fases y sus componentes pueden identificarse a simple vista o con ayuda de un microscopio. Por ejemplo, un pedazo de granito es una mezcla de pequeños granos de diferentes compuestos como cuarzo, mica y feldespato. Las mezclas homogéneas, usualmente llamadas soluciones, constan de una sola fase (región en la que todas las propiedades químicas y físicas son idénticas). Los componentes de una solución están tan íntimamente mezclados que son indistinguibles, tal es el caso de la solución que se forma entre agua y NaCl. MATERIALES Y REACTIVOS Arena Limadura de hierro Aceite Agua Papel filtro PROCEDIMIENTO Imán Vaso de precipitado Embudo de separación Erlenmeyer Espátula Balanza Granatoria o Analítica Probeta graduada de 25 ml 1. SEPARACIÓN SÓLIDO SÓLIDO (SEPARACIÓN MAGNÉTICA) Se toma 3 gramos de limaduras de hierro y se mezclan con 15 g de arena, la muestra se divide en 4 partes, cada una de ellas se le coloca un imán y se pesa la cantidad de cada material recuperada. (Ver Fig. 13)

21 Fig. 13. Separación de arena con limaduras de hierro. Luego de la separación de las limaduras de hierro y la arena, se pesa nuevamente esos componentes por aparte y se verifica la cantidad recuperada después de la separación. 2. SEPARACIÓN LÍQUIDO SÓLIDO (SEPARACIÓN POR FILTRACIÓN) En un vaso de precipitado, se toman 20 ml de agua y se mezclan con 5 g de arena, se agita con una varilla de vidrio. Se realiza el montaje de filtración, observado en la figura 14. Antes de colocar el papel filtro en el embudo, péselo y anote ese valor. Luego de pesar el papel filtro, éste se debe dobla como se observa en la figura: Fig. 14. Montaje de una filtración por gravedad de una mezcla heterogénea Con la ayuda de una varilla de vidrio y un frasco lavador, se pasa por el embudo la mezcla de agua y arena. Sobre el papel filtro deberá quedar la arena y el agua deberá quedar totalmente limpia en el erlenmeyer. Luego de la separación del agua y la arena, se toma el papel filtro que contiene la arena y se lleva a la estufa a 105 o C, durante 30 minutos. Luego se pesa el papel filtro y se obtiene la cantidad de arena recuperada después de la filtración. Con una probeta e 25 ml se mide la cantidad de agua recuperada que queda en el erlenmeyer. líquido sólido 3. SEPARACIÓN LÍQUIDO LÍQUIDO (SEPARACIÓN POR DECANTACIÓN) Se toman los volúmenes de varios líquidos, por ejemplo 20 ml de agua y 5 ml de aceite se llevan a un embudo de separación. Las diferencias de densidades entre líquidos hacen que se separen en varias fases. Nota: Los líquidos deben ser inmiscibles. Se realiza el montaje observado en la figura 15. Al llevar la mezcla preparada al embudo de decantación, se observan las tres capas formadas.

22 Fig. 15. Montaje de una separación por decantación de una mezcla heterogénea líquido líquido Se abre la llave del embudo de decantación para empezar la separación de la mezcla. Realice las separaciones y con la ayuda de una probeta de 25 ml mida los volúmenes recuperados del agua y del aceite. DATOS DE LA PRÁCTICA Separación sólido-sólido Peso de la limadura de hierro recuperada (gramos) % de Recuperación de la limadura de hierro Peso de la arena recuperada (gramos) % de Recuperación de la arena Separación sólido líquido Peso del Papel filtro (gramos) Peso del papel filtro + arena (gramos) Peso de la arena recuperada % de Recuperación de la arena Volumen recuperado de agua (ml) % de Recuperación de agua Separación líquido líquido Volumen de agua recuperada (ml) % de recuperación de agua Volumen de aceite recuperada (ml) % de recuperación de aceite EVALUACIÓN. 1. En que principios se basan los métodos de separación empleados 2. Consulte otros métodos de separación de mezclas heterogéneas. 3. Como se haría la separación de mezclas que contengan componentes que se disuelvan en agua? 4. Cuál es la importancia de determinar los porcentajes de recuperación para cada mezcla utilizada? 5. Qué posibles fuentes de error se pueden encontrar en los métodos de separación utilizados?

23 6. Determinar las pérdidas de cada una de las sustancias durante la práctica 7. Comente los tipos de cambios ocurridos durante la práctica y clasifíquelos de acuerdo con sus propiedades o principio. 8. Tiene alguna relación en estas separaciones la ley de conservación de la masa BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS Dawson, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Ed. Interamericana, 1971 SITIOS WEB

24 IDENTIFICACIÓN UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA UNIDAD TEMÁTICA CAMBIOS DE LA MATERIA PRACTICA 6 Ley de la conservación de la materia COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE Relacionar las propiedades de Determina el método adecuado para probar la ley de la materia y de la energía, su la conservación de la materia, afianzando una comportamiento y relación con relación directa entre la materia y sus cambios. los fenómenos naturales FUNDAMENTOS TEÓRICOS ACTIVIDADES. Es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Postula que la cantidad de materia antes y después de una transformación es siempre la misma. Es decir: la materia no se crea ni se destruye, se transforma. La materia, en ciencia, es el término general que se aplica a todo lo que ocupa espacio y posee los atributos de gravedad e inercia. Los primeros experimentos cuantitativos que demostraron la ley de la conservación de la materia se atribuyen al famoso científico francés Joseph Antoine Laurent Lavoisier ( ). Sus más célebres experimentos fueron en la esfera de la combustión. En sus tiempos se explicaba la combustión con base en la teoría del flogisto, según la cual todas las sustancias inflamables contenían una sustancia llamada flogisto, la cual se desprendía durante el proceso de la combustión. Sin embargo, cuando Lavoisier usó sus delicadas balanzas encontró que la sustancia poseía una masa mayor después de dicho proceso, lo cual refutaba la teoría del flogisto. De acuerdo con sus resultados experimentales, Lavoisier estableció varias conclusiones. En primer lugar, reconoció claramente la falsedad de la teoría del flogisto sobre la combustión y declaró que ésta es la unión del oxígeno con la sustancia que arde. En segundo lugar, demostró claramente su teoría de la indestructibilidad o conservación de la materia, la cual expresa que la sustancia puede combinarse o alterarse en las reacciones, pero no puede desvanecerse en la nada ni crearse de la nada. Esta teoría se convirtió en la base de las ecuaciones y fórmulas de la química moderna. MATERIALES Y EQUIPOS Una balanza analítica Dos matraces erlenmeyer de 250 ml Una probeta de 100 ml Un vaso de precipitados de 25 ml Un mortero con pistilo.

25 Dos globos. REACTIVOS Una tableta de Alka-Seltzer., Aspirina 0.325g, Bicarbonato de sodio 1.700g, Ácido Cítrico 1.000g, Pastilla (sólido). Reacciona con el agua de forma exotérmica y lo que se libera es CO 2. Bicarbonato de sodio, Na 2 CO 3 Compuesto formado por carbono, oxígeno y sodio. Polvo (sólido). Ácido clorhídrico al 4% (aprox.).diluido. Líquido. Agua destilada., H 2 O No conduce la energía eléctrica. Líquido. HIPÓTESIS. Se comprueba la ley de la conservación de la materia, las masas permanecen constantes después de la práctica. PROCEDIMIENTO Fig 1 Erlenmeyer Coloque en un matraz erlenmeyer 20 ml de agua destilada y 20 ml de ácido clorhídrico, empleando la probeta. En el mortero triture con el pistilo una tableta de Alka-Seltzer. A continuación vierta el polvo en el interior de un globo, teniendo cuidado de que no quede en las paredes exteriores del mismo. Inserte la boca del globo con la del matraz erlenmeyer, asegurándose de que no caiga Alka-Seltzer dentro del matraz. Determine la masa de todo el sistema. Levante el globo para que el Alka-Seltzer caiga dentro del matraz y espere a que la reacción que se produce finalice. Determine nuevamente la masa de todo el sistema. Determine el diámetro del globo inflado. Coloque en un matraz erlenmeyer 20 ml de HCl, empleando la probeta. Coloque en el interior del globo 1,5 g aproximadamente de NaHCO 3, teniendo cuidado de que no quede en las paredes exteriores del mismo. Repita los pasos 3 a 7. DATOS DE LA PRÁCTICA Sustancias Peso Inicial Peso Final Agua +HCl +Alka-Seltzer HCl+NaHCO 3 No olvide llevar el registro pormenorizado de los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica para los cálculos que debe realizar posteriormente los análisis de la

26 práctica. EVALUACIÓN. 1. Investigue cuál es la sustancia o sustancias que se utilizan en la fabricación del Alka - Seltzer. 2. Enuncie las leyes ponderales 3. Defina estequiometria 4. De acuerdo con los datos de la tabla anterior, se cumple la ley de la conservación de la materia en ambas actividades? 5. Si la respuesta anterior fue negativa, analice si la fuerza de flotación es un factor que influyó en los experimentos. Si es así, considérela en sus cálculos pata verificar la ley de la conservación de la materia. 6. Escriba las ecuaciones químicas de las reacciones que se llevaron a cabo en ambas actividades. BIBLIOGRAFÍA. TEXTOS SUGERIDOS CHANG, R. Quírnica. Me Graw-Hill, México, 1994 Prácticas de Laboratorio - Universidad de Antioquia DAWSON, J.W. Manual del Laboratorio de Química. Editorial Interamericana, 1971 TEXTOS COMPLEMENTARIOS GARZÓN, Guillermo. Fundamentos de química general. Editorial McGraw-Hill. Sorum, O.H. Laboratory Manual of General Chemistry. Edi. Printice Hall, 3a. ed SITIOS WEB