GUÍA Nº 1 MATERIAL DE USO CORRIENTE, SU EMPLEO Y NORMAS PREVENTIVAS A SEGUIR EN EL LABORATORIO DE QUIMICA. 1.- Introducción Un laboratorio de química, correctamente equipado, es el lugar más apropiado, imprescindible y seguro para la investigación, la docencia o ambas cosas a la vez. En este, se descubre objetiva y metódicamente la evidencia experimental, a través de la observación directa de las reacciones químicas. La investigación experimental en química, involucra el montaje de sistemas físicos, manipulación de reactivos peligrosos, utilización de diversos equipos para la medición y el debido entrenamiento teórico-práctico, que permite, primero: llegar a resultados ciertos y segundo: con la máxima seguridad posible, evitando accidentes. Lo primero se logra, aplicando las técnicas o métodos a seguir correctamente y lo segundo, conociendo y respetando todas las normas preventivas, de los riesgos inherentes al manejo de sustancias químicas, para la salud y el medio ambiente. En la presente guía, se desglosan: las principales normas para la prevención de accidentes en el trabajo de laboratorio y luego, la descripción y utilización básica del material de uso corriente en el mismo. Las actividades a desarrollar en este laboratorio pueden ser hechas en dos sesiones de 90 minutos, cada una. Es importante recalcar, que el alumno debe mantener una conducta responsable y respetuosa del trabajo propio y de los demás, evitando todo tipo de bromas físicas (empujones, manipulación indebida de los materiales y reactivos, etcétera), ya que puede ser extremadamente peligroso para la integridad propia y la de todos los asistentes al trabajo práctico. Normas preventivas de seguridad en el laboratorio de química Las siguientes normas deben ser aprendidas de memoria y aplicadas eficientemente, por todos los asistentes, en toda actividad de laboratorio, por muy simple que esta sea. Esto se debe, al gran riesgo que conlleva el contacto directo, ingestión o inhalación de sustancias químicas, que en la mayoría de los casos son tóxicas o provocan quemaduras y/o reacciones alérgicas, pudiendo estar en juego, hasta la vida. Recuerde que todo accidente es evitable. 1.- Usar delantal apropiado, debidamente abotonado y sin ningún tipo de tela u objeto colgante, para evitar enganches accidentales que pudieran ser perjudiciales. 2.- Mantener una conducta responsable y atenta dentro del laboratorio. Evite distraerse, no juegue, ni manipule innecesariamente los materiales o reactivos. 3.- No tocar, oler directamente o probar el sabor de los reactivos químicos y/o materiales, ya que pudieran estar contaminados con alguna sustancia tóxica o corrosiva. 4.- El alumno debe informarse acerca de la toxicidad y propiedades reactivas de las sustancias químicas que se utilizarán en cada sesión de laboratorio. Para ello, se debe disponer en el laboratorio de cualquier Index o catálogo de reactivos, que distribuyen los laboratorios comerciales de sustancias químicas, como: Merck, Sudelab, Equilab u otro similar.
5.- No intentar ninguna acción que no esté debidamente estipulada para su realización o sin la supervisión o autorización de su profesor. 6.- Se debe utilizar protección apropiada, dependiendo de la naturaleza química de las sustancias a utilizar y mediante qué técnicas, para proteger: manos, ojos, cabello, nariz, boca o pies, si es necesario. 7.- Toda sustancia química peligrosa, ya sea líquida, sólida o gaseosa, debe ser manipulada con mucho cuidado bajo la Campana extractora de vapores, mantenerse bien tapada y en un lugar seguro dentro de la misma Campana. Estas sustancias no deben ser sacadas desde la Campana, por ningún motivo. 8.- En caso de que algún reactivo químico bañe o se deposite sobre la piel, ojos o cabello, se debe alertar a su profesor (quien sabe que hacer), aplicar los primeros auxilios apropiados y recurrir al centro asistencial más cercano, de acuerdo a la gravedad de las lesiones o de la intoxicación. 9.- Al término del laboratorio, se debe limpiar, secar y entregar el material utilizado, al igual que el puesto de trabajo, al profesor. Cuide de dejar bien apagados, todos los instrumentos eléctricos que haya usado. 10.- No se debe fumar ni comer en el laboratorio, para evitar el riesgo de incendio e intoxicación. Primeros auxilios generales Los primeros auxilios son las medidas y precauciones que deben adoptarse inmediatamente, para socorrer a la víctima de un accidente, hasta que llegue la asistencia médica. Ante una situación de emergencia es importante seguir las siguientes acciones: 1.- Mantener la calma. Esto ayuda mucho al afectado desde el punto de vista emocional. 2.- Examinar las lesiones de la víctima. 3.- Pensar qué hacer. Si se conocen los primeros auxilios pertinentes, aplicarlos. 4.- Llamar al médico o ambulancia. Quemaduras con ácidos fuertes, cloro o bromo. Si las quemaduras han sido causadas por ácidos fuertes (excepto ácido sulfúrico o fluorhídrico), se debe lavar la zona afectada con abundante agua fría y, después, con una solución acuosa de bicarbonato de sodio al 5 %. Luego se cubre con gasa esterilizada impregnada con picrato de butesina, ungüento bórico o gelatina de petróleo esterilizada. Si la quemadura es con ácido sulfúrico, se debe secar, sin frotar, la zona afectada cuidadosamente con gasa o con papel absorbente, y luego proceder como se indicó anteriormente con los ácidos fuertes. Si la quemadura es con ácido fluorhídrico, se debe lavar la zona afectada con abundante agua fría y, después, con una solución acuosa de bicarbonato de sodio al 5 %. Luego se debe agregar ácido bórico puro y cubrir con gasa humedecida con una solución saturada de ácido bórico.
Quemaduras por bases fuertes, peróxido de sodio, sodio o potasio metálicos. Se recomienda lavar de inmediato con abundante agua fría y luego con una solución acuosa de ácido acético al 5 % o vinagre (contiene 4 % de ácido acético). En seguida se debe cubrir la zona afectada con gasa embebida en picrato de butesina o equivalente. Materiales y técnicas de uso corriente en el laboratorio de química y su empleo El material de uso corriente en un laboratorio de química, exceptuando a los reactivos o sustancias químicas, es tan variado como numeroso. Es fundamental que el estudiante aprenda a reconocer y utilizar correctamente aquellos materiales de uso más frecuente. Para este efecto, se desglosará a continuación una clasificación muy general del tipo y uso de los materiales para el manejo de líquidos, sólidos, mediciones gravimétricas, calentamiento, montaje de aparatos y otros imprescindibles en un laboratorio. 2.- Aprendizajes Esperados Utiliza material de uso corriente, su empleo y normas preventivas a seguir en el laboratorio de química 2.1.- Criterios de Evaluación Utiliza la implementación básica, respetando normas preventivas mínimas de seguridad, para un correcto desempeño en el laboratorio de química. Describe el material de vidrio y otros implementos necesarios para el montaje de sistemas experimentales, de uso corriente en un laboratorio de química. Aplica las técnicas básicas para el buen uso de los instrumentos que corrientemente se manipulan en un laboratorio de química. 3.-Materiales 3.1.- Material de vidrio para manejo de líquidos y medición de volúmenes. a) Graduado: Se utiliza para medir volúmenes. Probetas: Medición aproximada de volúmenes (± 0,5 ml, en el mejor de los casos). Las hay de 10 a 1000 ml. Pipetas graduadas: Medición de volúmenes pequeños (± 0,2 ml). Pipetas volumétricas o totales: Presentan dos marcas (una en el extremo aguzado y otra al comienzo) que delimitan un volumen exacto de líquido. Matraz volumétrico o de aforo: Poseen una marca en el cuello que indica un volumen preciso de líquido.
b) No graduado: Se utiliza para almacenar temporalmente líquidos, preparar soluciones, calentar líquidos, etcétera. Matraces de fondo plano: Existen de diferentes capacidades. No se usan para medir. Matraces de fondo redondo o balones: Muy útiles en destilación y procesos similares. Vasos de precipitado (vasos pp.): Los hay desde 10 a 1000 ml. Se utiliza frecuentemente en la preparación de soluciones o como receptáculos momentáneos. Matraces Erlenmeyer: Cumplen las mismas funciones de los anteriores, pero su forma es triangular. Tubos de ensayo: Son tubos de pequeña capacidad (hasta 20,0 ml aprox.). Se utilizan para la manipulación de pequeñas cantidades de líquidos y la realización de ensayos y pruebas cualitativas. Botellas o frascos: Las hay de boca ancha (para guardar sólidos) y boca angosta (para líquidos). Corrientemente poseen un tapón de vidrio esmerilado. Cuando el líquido a guardar ataca químicamente al vidrio (por ejemplo, la solución de hidróxido de sodio) se utiliza un tapón de goma. Si la solución o líquido a guardar reacciona con la luz, entonces se ocupan botellas de color oscuro y si no, incoloras. 3.2.- Materiales para separación y purificación de sustancias Embudos: Pueden ser corrientes o analíticos. Son de diverso tamaño. Embudos de decantación: Se emplean en la separación de líquidos no miscibles. Poseen una tapa de vidrio esmerilado y una llave que permite el vaciado del líquido más denso. Para ello tienen una llave al comienzo del vástago, que por lo general, es bastante largo. Matraz de Kytasatto: Es semejante al Erlenmeyer, pero provisto de una salida lateral en su parte superior. Se usa para filtras sustancias a presión reducida. Varillas de agitación: Son de vidrio macizo y de variado tamaño. Un extremo puede ser aplastado y en el otro acostumbra ponerse un trozo de manguera de goma para facilitar su utilización. Se utilizan para acelerar la disolución de sólidos, homogeneizar soluciones o mezclas y como elemento auxiliar en la filtración. Materiales filtrantes: El más utilizado es el papel filtro, que existe en variadas calidades de acuerdo al tipo de poro (grueso, medio, fino, etc.) que presenta. También se emplea lana de vidrio, cuando el líquido a filtrar ataca el papel. Embudos de Buchner: Son de porcelana y presentan un disco cribado. Se les emplea para filtraciones rápidas acoplados a un matraz de kytasatto. Refrigerantes: Usados en la destilación de líquidos volátiles, ya que al pasar por su interior se condensan por enfriamiento. Existen de variado diseño, dependiendo de su uso. Balones de destilación: Balones provistos de una salida lateral que se conecta al refrigerante. Estos aparatos se utilizan principalmente en Química.
3.3.- Materiales para determinar masa (gravimetría) Balanzas: Las hay de diferentes tipos dependiendo de su precisión y tecnología. Las granatarias con una precisión de 0,1 g y las analíticas hasta 0,0001 g. Vidrios de reloj: Pequeño platillo utilizado para pesar pequeñas cantidades de sólidos. Espátulas: Deben ser resistentes al ataque de agentes corrosivos. Las hay de acero inoxidable, hueso, porcelana, plástico, etc. Sirven para remover sustancias sólidas y/o trasvasijarlas. Corrientemente se utiliza también una simple cuchara de plástico. 3.4.- Calentamiento y combustión de sustancias Mecheros: El más corriente es el mechero Bunsen, que proporciona una temperatura máxima de 700 C. Para temperaturas de 900 C se utilizan los mecheros Mecker, Teclu, Fisher, etc. Rejillas de asbesto: Se emplean entre la llama y el recipiente que contiene el material a calentar para que esta se distribuya uniformemente. Crisoles y cápsulas de porcelana: Se utilizan para ser calentados directo sobre la llama. Pinzas para crisol: Son de metal y, como su nombre lo indica, usadas para el transporte de crisoles o cápsulas a elevada temperatura. 3.5.- Materiales de soporte y/o montajes de sistemas Soporte universal: Consiste en una barra montada sobre una base que le da estabilidad, que se utiliza para el montaje de los más variados sistemas o equipos. Son de fierro forjado. Trípode: Es de metal y se utiliza para colocar una rejilla de asbesto sobre sí, en el calentamiento de sustancias. Triángulo de arcilla o porcelana: Se colocan sobre un trípode y permiten sostener crisoles o cápsulas para calentamiento directo. Pinzas: Por lo general son de madera o metal. Se utilizan para sostener y manipular tubos de ensayo, frascos y otros materiales que no puedan ser tocados con los dedos. También existen pinzas fijas para soporte universal, que se utilizan para sostener balones, matraces y equipo en general. Soporte de embudos: Aro de madera sobre una base metálica con adaptación para fijarla al soporte universal. Sirve para sostener embudos de filtración y/o de decantación. Gradillas: Permiten sostener tubos de ensayo. Pueden ser de madera, plástico o metal. 3.6.- Otros materiales imprescindibles Termómetros: Los más comunes van desde 10 C a 110 C, graduados en grados. También existen otros sensores térmicos como las termocuplas, asociadas a sistemas de adquisición computarizada. Mangueras de goma o plástico, tapones de goma, corchos, limas tijeras cuchillo, sacabocados (para horadar tapones), tubos de vidrio de diferentes tamaños, etc.
Instrumentos de los que se dispone en el laboratorio para medir y observar: peachímetros, calefactores, agitadores magnéticos, densímetros, etcétera. 3.7.- Material con el que deben contar los alumnos 1 Delantal blanco. Contenido teórico-práctico de la Guía de Laboratorio N 1: Normas preventivas de seguridad, para el trabajo en el laboratorio de química y Materiales y técnicas de uso corriente en el laboratorio de química y su empleo. Lápices para dibujar. 1 cuaderno para laboratorio. 4.- Actividades 4.1.- Técnicas de manipulación básicas para un buen trabajo experimental Toda actividad posee métodos y técnicas básicas que son imprescindibles para realizar una buena labor, libre de accidentes (que en un laboratorio de química son muy peligrosos, frecuentes y costosos) y con la rigurosidad exigida a la investigación o la docencia. Es fundamental, entonces, dominar ciertos procedimientos elementales que siempre deben aplicarse, como la medición de volúmenes líquidos, masas, utilización de mecheros y otros. A continuación se describen algunas técnicas, sin las cuales, no se podría realizar un buen práctico de laboratorio. 4.1.1.- Medición de volúmenes líquidos Independientemente del material de medición a emplear, se deben seguir las siguientes normas, destinadas a cuidar la seguridad personal, procedimiento, instrumentos de medición y materiales: a) El traspaso de líquido de un recipiente a otro y la lectura de volúmenes, debe siempre realizarse a la altura de los ojos del operador. El químico lleva siempre el material a su altura, no debiendo nunca agacharse a la altura de estos. b) La superficie de un líquido en un recipiente, presenta siempre una concavidad o menisco, debido a la tensión superficial. Mientras más angosto sea el recipiente mayor será la concavidad del menisco. La lectura del volumen se realiza observando el extremo inferior o curva del menisco, cuidando que esta coincida tangencialmente con la graduación deseada. c) Para el manejo de las pipetas, se las llena mediante succión bucal. Jamás los líquidos a pipetear o sus vapores deben llegar a la boca o ser inhalados. La manipulación del líquido encerrado y el vaciado de este, se realiza tomando la pipeta con los dedos (sin encerrarla en la palma de la mano) y cerrando su extremo superior con el dedo índice (no use el dedo pulgar para esto). Para vaciar la pipeta, basta con disminuir levemente la presión del índice sobre el extremo superior de la pipeta. Si el líquido a pipetear no se puede ingerir o inhalar, por ser peligroso (como sucede normalmente), se utiliza un artefacto de goma para producir diferencias de presión manualmente, denominado Propipeta y bajo la Campana Extractora de aire. La propipeta consta de tres válvulas para la entrada y salida del aire atmosférico, que se manipulan presionándolas con
los dedos y una prolongación para ser ajustada al extremo superior de la pipeta. Para lograr hacerlo bien sólo se debe practicar. 4.1.2.- Balanza y técnica para masar La descripción y manejo adecuado de cada tipo de balanza se hará en el laboratorio. No obstante se deben respetar las siguientes normas generales: a) Las sustancias químicas a pesar, si son sólidas, no deben nunca ser colocadas directamente sobre el plato de la balanza. Para tal efecto se debe utilizar un vidrio reloj o un papel filtro limpio y seco. Lo único que puede pesarse directamente son los vasos, cápsulas, crisoles, etc. Siempre que estén secos y fríos. b) Todo material a pesar debe hallarse a temperatura ambiente. c) No se debe colocar en el platillo de la balanza materiales cuyo peso pudiera ser superior a su capacidad. d) El operador debe trabajar sentado frente a la balanza a no ser que el instrumento lo permita. e) Antes de realizar una pesada, se debe asegurar que la balanza este calibrada, luego verificar que esté correctamente nivelada y ajustar el punto cero. f) Una vez hecha la pesada, la balanza debe ser devuelta a su posición cero y bloquear su platillo si es necesario (balanzas analíticas tradicionales). Para las balanzas digitales el bloqueo del platillo después de cada pesada no es necesario. g) Las balanzas de precisión deben mantenerse en un recinto con ambiente controlado (temperatura y humedad óptimas), especialmente preparado para su uso y lejos de los mesones de trabajo químico. 4.1.3.- Descripción y uso del mechero Bunsen Este tipo de mechero de común uso en el laboratorio, utiliza hidrocarburos gaseosos de bajo peso molecular como el gas licuado (mezcla de propano, C 3 H 8 y butano, C 4 H 10, etc.) y el gas de cañería (mezcla de monóxido de carbono, CO, hidrógeno, H 2, metano, CH 4, etc.) como combustibles. El mechero Bunsen es el más simple: consta de un tubo de hierro inserto en una base metálica, en cuya parte inferior está provisto de una entrada regulable de aire y un tubo lateral que sirve para conectar una manguera por donde se encausa el gas utilizado como combustible (dibujo 1). Para el uso de este mechero se deben considerar las siguientes recomendaciones: a) Para el encendido correcto del mechero se debe hacer lo siguiente: Cerrar completamente la entrada de aire. Luego, abrir la llave del gas e inmediatamente encender el gas que sale del mechero, moviendo el fuego de un fósforo verticalmente y en forma paralela al tubo del mechero. La llama flameará amplia y fuliginosa (color amarillo con emisión de humos de carbón no combustionado). A continuación se abre la entrada de aire, con lo que la llama se tornará violácea (mientras más abierta esté la entrada de aire mayor es su temperatura).
b) La llama consta de dos regiones claramente distinguibles (ver figura 1): la zona reductora, que corresponde al cono interior de color azul, en donde no hay llama y corresponde a los gases no combustionados, la zona oxidante, que corresponde a la parte exterior de la llama de color violáceo, cuya temperatura es mayor en la cúspide que en los costados. Sin embargo, la mayor temperatura se encuentra en el extremo superior del cono interior. c) Cuando se trabaja con un mechero se debe tener especial cuidado con las siguientes situaciones: Se dice que el mechero está calado, cuando la llama se inicia desde la base del mechero, en el interior del tubo y no sobre la salida superior de este. Por otro lado la llama es de color verdoso, el tubo del mechero se calienta y se produce un silbido pronunciado y característico. En estos casos se debe apagar el mechero cortando el paso de gas y volviéndolo a encender, como ya se indicó anteriormente. La llama queda separada de la parte superior del tubo del mechero, esto sucede cuando al encenderse el mechero con su entrada de aire abierta al máximo, se coloca el fósforo encendido por encima del extremo superior del tubo. En estos casos hay que apagar y encender nuevamente en forma correcta el mechero. Máxima temperatura Zona oxidant Zona reductora Entrada de aire Conducto de gas Dibujo 1: Esquema de mechero Bunsen y zonas de la llama 4.2.- Procedimiento experimental 4.2.1.- Actividad 1: El profesor de laboratorio dispondrá sobre los mesones todos los materiales ya indicados y cada alumno procederá a dibujar uno por uno estos
materiales, poniendo especial énfasis en su denominación y uso, que será demostrado por el mismo profesor. 4.2.2.- Actividad 2: Forme un grupo de tres personas y realice un Esquema Resumen con toda la información teórico-práctica, que aparece en la introducción de esta guía de laboratorio, bajo los subtítulos: Normas preventivas de seguridad, para el trabajo en el laboratorio de química y Materiales y técnicas de uso corriente en el laboratorio de química y su empleo. Debe ser exhaustivo, incluyendo todas las técnicas y descripciones referentes a las normas preventivas y al uso de los materiales. Utilice una hoja amplia para la elaboración del o los esquemas que resulten de su trabajo. 4.3.- Análisis de datos o o Realice un Informe del Laboratorio N 1 en conjunto con su grupo de trabajo (formado en la actividad 2 y constituido por tres alumnos), para los dibujos hechos en la actividad 1. Siga las instrucciones de su profesor para la confección de este. Anexe al mismo informe anterior, que entregará a su profesor, el o los Esquemas Resumen, con toda la información teórico-práctica, ya referida. Utilice una hoja amplia para la elaboración de el o los esquemas que resulten de su trabajo, que debiera ser hecho por el mismo grupo y entregado al profesor para su posterior evaluación. 4.3.- Investigación Previa al Experimento: a) Averigüe cómo funcionan y con que objetivo: un laboratorio de Química General asistido por computadora, un laboratorio de Química Analítica y uno de Química y discuta con respecto a las diferencias y semejanzas que tienen entre sí. 5.- Bibliografía - D.A. Skoog y D.N. West, Fundamentos de Química analítica Ed. Reverté S.A. Barcelona