REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL UNEFA – NUCLEO DE BARINAS LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL DOCENTE: ING. ARÉVALO URIBE QUÍMICA GENERAL ESTUDIANTE: JOSÉ FALCÓN BARINAS; NOVIEMBRE DE 2008. PRACTICA N° 2 INTRODUCCION: Es necesario que quien deba estar en un laboratorio de química, por razones de índole académico, aprenda la ejecución de las operaciones que se realizan, en el mismo, mientras desarrolla alguna actividad concerniente a la química tal como lo son las reacciones químicas, combinaciones de sustancias, preparación de soluciones y algunas otras más. Debido a lo antes dicho se hace necesario que el alumno, especialmente, conozca de algunas operaciones, que aunque calificadas de comunes, son de mucha importancia al momento de hacer alguna experiencia principal ya que de esas operaciones puede depender el resultado de lo que se realice. Algunas de las operaciones más comunes son las que siguen: Lavado del material de vidrio y otros similares. Curado de los recipientes y utensilios a emplear en una experiencia. Filtración. Decantación de mezclas sólido-líquidas y líquido-líquidas. Evaporación de mezclas sólido líquido para obtener el sólido aparte. Pesaje de sólidos y líquidos. Trasvase de sólidos y líquidos. Medición de cantidades exactas de sustancias líquidas y sólidas. Tamizado para separar los componentes de una mezcla heterogénea. Determinaciones de acidez y basicidad de soluciones. Dilución de soluciones. Preparación de soluciones a partir de solutos sólidos. Preparación de soluciones a partir de solutos líquidos. Las anteriores son apenas algunas de las tantas operaciones unitarias que se deben ejecutar; durante esta práctica se procederá a realizar algunas de ellas esperando que el alumno pueda hacerlas por si solo poniendo en ejercicio toda la información que al respecto le suministre el profesor y/o técnico del laboratorio. Para la ejecución de esta práctica se han escogido cuatro operaciones unitarias, que aunque sencillas también tienen su grado de importancia desde el punto de vista didáctico y técnico; demás no está decir que el factor tiempo es una limitante inexorable en la realización de las experiencias. Es necesario que el alumno atienda a las indicaciones que se le den con la finalidad de evitar contratiempos y poder lograr el buen desarrollo de la práctica y así, al final de toda la actividad de esa sesión pueda entregar el informe respectivo. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 1. Significado del término CURAR en el caso del laboratorio de química. Es limpiar un instrumento para que no este contaminado con algún otro reactivo o que este contaminado por algún agente externo que altere la sustancia. 2. Que son mezclas heterogéneas y mezclas homogéneas. Mezclas heterogéneas Mezcla heterogénea es aquella cuyo aspecto difiere de una parte a otra de ella, está formada por dos o más componentes que se distinguen a simple vista y contiene cantidades diferentes de los componentes. La madera, el granito, las rocas, arena y agua, la sopa de verduras, las ensaladas son ejemplos de mezclas heterogéneas. Las mezclas heterogéneas son mezclas compuestas de sustancias visiblemente diferentes, o de fases diferentes y presentan un aspecto no uniforme. Un ejemplo es el granito. Las partes de una mezcla heterogénea pueden ser separadas por filtración, decantación y por magnetismo. Separación de mezclas Las mezclas heterogéneas se pueden separar por: filtración, sedimentación, decantación, sublimación, evaporación, extracción, centrifugación, Cromatografía, Tamizado, Destilación, Cristalización. La filtración es una técnica, proceso tecnológico u operación unitaria de separación, por la cual se hace pasar una mezcla de sólidos y fluidos, gas o líquido, a través de un medio poroso o medio filtrante que puede formar parte de un dispositivo denominado filtro, donde se retiene de la mayor parte del o de los componentes sólidos de la mezcla. La decantación líquido. La decantación se basa en la diferencia de densidad entre los dos componentes, que hace que dejados en reposo, ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del envase que los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba. La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, La sublimación (del latín sublimāre) es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se puede llamar de la misma forma al proceso inverso, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido, pero es más apropiado referirse a esa transición como sublimación inversa. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco. La evaporación es el proceso físico por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición. La extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interfase. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes, a una temperatura determinada, es constante. La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la gravedad, provocando la sedimentación del sólido o de las partículas de mayor densidad. La Cromatografía es una técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido. Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente. El Tamizado es un método de separación, es uno de los más sencillos y consiste en hacer pasar una mezcla de sólidos, de distinto tamaño, a través de un tamiz. Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos. Mezclas homogéneas Las mezclas homogéneas están formadas por una sola fase, es decir, no se pueden distinguir las partes, ni aún con la ayuda de un microscopio eléctrico, presenta la misma composición en cualquiera de sus partes. Las mezclas homogéneas se caracterizan porque físicamente no se aprecia que estén formadas por diferentes constituyentes. 3. Que son sólidos solubles e insolubles. Sólidos Solubles: Son aquellos sólidos que se pueden disolver en cualquier líquido. Un ejemplo el azúcar. Sólidos Insolubles: Son aquellos sólidos que no pueden disolverse en un líquido. Un ejemplo es el café cuando se está pasando el agua por la manga y queda atrapado en ésta el café, que es el sólido. 4. Que son líquidos miscibles e inmiscibles. Líquidos Miscibles: Son aquellos Líquidos que pueden mezclarse con otros líquidos. Un ejemplo el agua y el alcohol. Líquidos Inmiscibles: Son aquellos Líquidos que no pueden mezclarse con otros líquidos. Un ejemplo el agua y el aceite. 5. Que se entiende por dispersión de un líquido en otro. El aquel proceso en el cual los líquidos son inmiscibles y se separan uno del otro, tal es el caso del agua y del aceite, que se separan por ciertas propiedad como densidad, y sus moléculas no permiten la unión de estos líquidos. También es el caso del petróleo cuando ocurre un derrame en un lago, río o en el mar, que se le llama dispersión de petróleo. Pero en el laboratorio de química es el proceso en cual se usan ciertos instrumentos para separar dos o más líquidos que son inmiscibles. OBJETIVO PRINCIPAL Aprender la ejecución de algunas operaciones comunes del laboratorio. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.- Lavado y curado del material de vidrio y de otros: Para ello el alumno deberá seguir las siguientes instrucciones: El alumno será excelente oyente atendiendo con interés las instrucciones que se le den de cómo debe realizarse esta parte de la práctica. El alumno recibirá, por parte del profesor o instructor, algunos implementos ó utensilios de vidrio, cerámica ó metal, y procederá a lavarlos adecuadamente solo con agua. Luego procederá a realizar el curado de los mismos haciendo uso de la sustancia con la cual va a realizar la experiencia principal, si es el caso. NOTA: El material de vidrio, especialmente, está diseñado para soportar sustancias corrosivas, compuestos con temperaturas altas y medianas de acuerdo al caso, químicos con diferentes grados de acidez y basicidad; PERO NO PARA SOPORTAR GOLPES NI MALTRATO FISICO, TENGA CUIDADO. 2.- Filtración de una mezcla heterogénea sólido-liquida: Se debe hacer lo que aquí se indica: Oído y atención a la explicación de cómo se hará el montaje del equipo. Los alumnos harán, con asesoria del profesor, el montaje de su equipo de filtración para su experiencia. El alumno preparará una mezcla de un sólido no soluble y un líquido (agua) según le indique el profesor atendiendo a cantidades conocidas. Se procederá a hacer la filtración según las instrucciones pertinentes que se den para ello. Luego de haber finalizado el proceso de filtración se procederá al análisis de los resultados del mismo y a sacar las conclusiones. NOTA: Es necesario que el alumno este pendiente de lo que suceda durante el proceso ya que deberá hacer las observaciones pertinentes; debe hacer buen uso de los implementos para esta experiencia; recuerde que está en un LABORATORIO no en una COCINA. 3.- Separación de una mezcla heterogénea liquido – líquido: Atender con esmero a las siguientes instrucciones: Prestar atención a la explicación que ha de hacer el profesor sobre esta experiencia en cuanto al montaje y manipulación del equipo. Proceder a practicar de cómo se debe hacer el montaje del equipo para luego ejecutar la experiencia. Preparar, de acuerdo a instrucciones del profesor, una mezcla de dos líquidos inmiscibles de cantidades conocidas. Proceder a hacer una agitación vigorosa y con cuidado en el embudo de separación. Esperar que suceda la decantación de la mezcla para poder hacer la separación. Luego de haber finalizado el proceso de separación hacer los análisis cualitativo y cuantitativo del mismo. NOTA: Preste especial atención de cómo debe agitarse en el embudo de separación y las precauciones que se deben tomar en consideración; en el ambiente del laboratorio no debe existir la palabra BATIR, su sinónimo correcto es AGITAR. 4.- Evaporación de una mezcla homogénea: Preste especial atención a las siguientes instrucciones: Prepare adecuadamente una solución de un sólido soluble en agua con cantidades conocidas. Coloque en un vaso de precipitado pequeño una cierta cantidad de esa solución utilizando un instrumento de medida precisa. Llévelo a la plancha de calentamiento y espere hasta que el agua comience a evaporarse. Observe lo que pasa durante el proceso y vaya anotando. Luego de finalizada la operación retire el vaso, con una pinza, y déjelo enfriar. Haga el análisis cualitativo y cuantitativo de los resultados. NOTA: Nunca manipule objeto alguno que esté caliente confiando en su DESTREZA Y VALENTIA ya que corre el riesgo de quemaduras de importancia con las consecuencias que pude haber ante la muy posible rotura de un contenedor con sustancias químicas calientes. DESARROLLO Y EJECUCION DE LA PRÁCTICA OBJETIVO N°1: Lavado y curado de materiales del laboratorio 1. Tome con cuidado el implemento que va a lavar, agregue agua común y haga un primer enjuague. 2. Impregne de agua jabonosa el cepillo a utilizar y con mucho cuidado páselo repetidas veces por todo el utensilio tanto como sea necesario. 3. Enseguida enjuague con agua hasta que ya no se note presencia de jabón y sacuda con cuidado el objeto. No lo seque con papel, telas u otros similares. 4. Con la piceta, que debe contener agua destilada, enjuague dos veces el implemento, en especial su parte interna, y sacuda con precaución. 5. Con una pequeña cantidad de la sustancia líquida con que va a llenar o enrrasar el implemento lavado, enjuague dos (02) veces a este, escúrralo y déjelo así. 6. Proceda, ahora si, a utilizar ese implemento. NOTA: Nunca seque por dentro ese utensilio que está curando porque lo puede contaminar con partículas se ese elemento secador con consecuencias no convenientes a la experiencia. OBJETIVO N° 2: Filtración de una mezcla heterogénea sólido –líquido 1. 2. 3. 4. Haga el montaje de su equipo de filtración según lo que se le ha indicado. Pese, solo, el papel de filtro (anote). Pese 2 gr de un sólido no soluble en la balanza de apreciación 0,01gr (anote). Mezcle esa cantidad de sólido con 10 cc de agua destilada o filtrada, en un vaso de precipitado (anote). 5. Agítelo con un agitador de vidrio, con cuidado, hasta lograr la mezcla de loa dos elementos. 6. Vacíe todo el contenido del vaso en el papel de filtro utilizando el agitador para sacar todo el sólido que sea posible del vaso. 7. Utilice otros 10 cc adicionales de agua para lavar del sólido al vaso y que todo caiga sobre el papel de filtro (anote). 8. Espere a que ya no caiga más líquido al vaso de recolección del mismo. 9. Mida que cantidad de agua se logro recolectar (mídala) y compárela con la cantidad que utilizó (calcule cuanta agua se dispersó) (diga el porque). 10. Pese el papel de filtro con el sólido (anote). 11. Determine la masa del sólido que se separó debido al proceso (anote) (compare con la cantidad inicial). 12. Haga las observaciones y conclusiones que conciernen a esta experiencia. NOTA: No toque con el agitador de vidrio al papel de filtro ya mojado porque este se rompe y se pierde la experiencia y habrá que repetirla; debe saber doblar bien al papel de filtro. OBJETIVO N°3: Separación de una mezcla heterogénea líquido-líquido 1. Preste especial atención a la forma ó manera de cómo se instala el equipo de decantación. Luego repita la operación de montaje. 2. En un vaso de precipitado de 500 cc mezcle dos cantidades conocidas de aceite comestible y agua (200 cc de aceite y 300 cc de agua) (encuentre la relación porcentual y anote ese valor). 3. Proceda a agitarlo vigorosamente con un agitador de vidrio ó madera hasta lograr una dispersión homogénea del aceite en agua. 4. Tome una porción de esa mezcla, 30 cc, y transfiérala al embudo de decantación (verifique que el embudo tiene la válvula cerrada). 5. Agite vigorosamente tal como le indique el profesor. 6. Coloque el embudo en su soporte y espere el reposo de la mezcla. 7. Una vez que observe la separación de las dos capas ó fases de líquido (orgánico y acuoso) proceda a la separación de la capa acuosa. 8. Mida el volumen de fase acuosa (anote). 9. De igual forma determine cuanto es el volumen de capa orgánica (anote). 10. Halle la relación porcentual entre las dos capas separadas y compare este valor con el que obtuvo en la mezcla principal. 11. Escriba las observaciones en el informe. Nota: Debe estar atento al momento en que ya no exista capa acuosa; no debe dejar los implementos sucios; trabaje CON CUIDADO pero no con MIEDO O TEMOR. OBJETIVO N°4: Evaporación de una mezcla homogénea o solución. 1. Mida 500 cc de agua destilada y pese 100 gr de cloruro de sodio (Na Cl.). 2. Prepare una solución con ambos disolviendo toda la sal en el agua, mediante agitación con un tubo de vidrio ó espátula de acero inoxidable. 3. Pese una cápsula de porcelana (anote). 4. Coloque 10 cc de la solución ya preparada en la cápsula de porcelana. 5. Colóquela sobre la plancha de calentamiento y active a este último. 6. Observe atentamente a lo que ocurra durante la evaporación del solvente (anote). 7. Cuando se llegue a sequedad retire la cápsula de porcelana utilizando una pinza para ello. 8. Pese la cápsula de porcelana y por diferencia obtenga la cantidad de cloruro de sodio recuperada a partir de los 10 cc de solución (anote). 9. Escriba las observaciones a que halla lugar en relación a esta experiencia. NOTA: Tenga cuidado ya que al estar llegando a sequedad puede salpicarle sal sólida caliente al rostro; esté a una distancia prudente.