universidad veracruzana facultad de ciencias químicas zona xalapa

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
ZONA XALAPA
ELABORACIÓN DE DIAGRAMAS ECOLÓGICOS PARA UN MANUAL DE
PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE QUÍMICA.
TRABAJO TEÓRICO-PRÁCTICO
Que para acreditar la Experiencia Educativa:
Experiencia Recepcional
P r e s e n t a:
YANET DURÁN DURÁN.
Asesores:
M.C. SAMUEL GARCÍA DÍAZ (UV)
DRA. IRMA CRUZ GAVILÁN GARCÍA (UNAM)
1
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................3
Planteamiento del problema ..........................................................................................5
Justificación ......................................................................................................................6
Objetivo general ...............................................................................................................8
Objetivos particulares .....................................................................................................8
CAPÍTULO I ...........................................................................................................................9
ANTECEDENTES ..................................................................................................................9
1.1 Evolución de la enseñanza de la química y su enfoque al medio ambiente. 9
1.2 Enfoque de la química hacia el cuidado del ambiente. .................................... 10
1.2.1 La Química Verde. ............................................................................................ 10
1.2.2 Microescala ........................................................................................................ 13
1.3 Diagramas ecológicos ............................................................................................ 13
1.4 Tratamiento de residuos en el laboratorio .......................................................... 15
1.4.1 Tratamientos químicos .................................................................................... 16
1.4.2 Tratamientos físicos ......................................................................................... 17
1.4.3 Tratamientos térmicos ..................................................................................... 18
1.5 Separación de residuos en contenedores ...................................................... 18
1.6 Identificación y etiquetado de los residuos ........................................................ 19
1.7 Marco legal para la identificación y clasificación de residuos peligrosos. . 20
CAPÍTULO II ........................................................................................................................ 25
EXPERIENCIA EDUCATIVA QUÍMICA ............................................................................ 25
2.1 Selección de las prácticas de laboratorio ........................................................... 25
2.2 Identificación, clasificación y cuantificación de los residuos generados en
los experimentos de laboratorio de química. ........................................................... 30
2.3 Elaboración de los diagramas ecológicos. ......................................................... 31
2.4 Integración del manual de prácticas. ................................................................... 33
CAPÍTULO III ....................................................................................................................... 34
3. RESULTADOS ................................................................................................................ 34
CAPÍTULO IV ....................................................................................................................... 52
4. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 52
Apéndice A .......................................................................................................................... 52
5. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 114
2
Índice de figuras
Figura 1. Métodos de tratamiento de residuos.........................................................15
Figura 2. Diagrama ecológico....................................................................................32
Figura 3. Diagrama ecológico No.1...........................................................................35
Figura 4. Diagrama ecológico No.2……………….....................................................36
Figura 5. Diagrama ecológico No.3.................................................………………....37
Figura 6. Diagrama ecológico No.4.................................................……………..…..38
Figura 7. Diagrama ecológico No.5.................................................………………....40
Figura 8. Diagrama ecológico No.6.................................................………………....41
Figura 9. Diagrama ecológico No.7.................................................………………....42
Figura 10. Diagrama ecológico No.8.................................................………………..43
Figura 11. Diagrama ecológico No.9.................................................………………..45
Figura 12. Diagrama ecológico No.10.................................................………………46
Figura 13. Diagrama ecológico No.11..................................................………………48
Figura 14. Diagrama ecológico No.13..................................................………………51
Figura 15. Materiales de laboratorio..................................................………………..54
Figura 16. Montaje para destilación sencilla..................................................……...62
Figura 17. Ley de la conservación de la materia.................………………………….73
Figura 18. Recopilación de gases.................…………………………………………...81
Figura 19. Circuito cerrado.................................................…………………………...95
Figura 20. Efecto Tyndall..................…………………………………………………....106
Índice de tablas
Tabla 1. Residuos de la práctica operaciones preliminares.................……………35
Tabla 2. Residuos de la práctica cristalización y recristalización...............………37
Tabla 3. Residuos de la práctica elemento, mezcla, compuesto........................…39
Tabla 4. Residuos de la práctica conservación de la materia......................………40
Tabla 5. Residuos de la práctica relación masa-masa..................................………41
Tabla 6. Residuos de la práctica rendimiento porcentual.........................…………42
Tabla 7. Residuos de la práctica nomenclatura inorgánica.............................……44
Tabla 8. Residuos de la práctica estequiometria.....................................................45
Tabla 9. Residuos de la práctica eliminación de impurezas...................................47
Tabla 10. Residuos de la práctica de solubilidad.....................................................49
Tabla 11. Residuos de la práctica efecto de la concentración y temperatura.......51
Tabla 12. Ley de la conservación de la materia........................................................75
Tabla 13. Características del agua..................................................…………………..92
Tabla 14. Solubilidades..................................................………………………………..98
Tabla 15. Valores de titulación.................................................……………………...103
Tabla 16. Valores de concentración........................................................................113
3
INTRODUCCIÓN
Actualmente, en la Facultad de Ciencias Químicas, Xalapa; se carece de
procedimientos para el tratamiento del total de los residuos generados por los
experimentos en los laboratorios de química, en consecuencia las cantidades
obtenidas requieren de una disposición final que involucra altos costos.
Debido a la falta de una metodología de identificación, clasificación y
tratamiento general para los residuos específicos después de una práctica
obliga a que en algunas ocasiones éstos se acumulen almacenando
numerosos frascos.
El uso de las sustancias químicas en los laboratorios de química educacional
tiene objetivos didácticos insustituibles (Ibáñez, 2012), lo que hace inminente la
obtención de productos químicos de reacción durante las realizaciones de las
prácticas en los laboratorios. En lo que respecta a los laboratorios de la
Facultad de Ciencias Químicas (FCQ), Xalapa, de la Universidad Veracruzana,
la generación de los residuos químicos usualmente se almacena de manera
temporal, dado que la mayoría de estas sustancias no son vertidas al drenaje.
Por lo anterior, es necesario la implementación de un procedimiento que
permita el manejo y minimización de residuos químicos.
Los residuos producidos en el laboratorio representan un riesgo debido a las
manipulaciones que se generan y a los productos obtenidos de ellos, por lo que
es fundamental cumplir con las normas establecidas relacionadas con la
seguridad y gestión de residuos, entre ellas la Ley General para la Prevención
y Gestión Integral de los Residuos (LGPGIR), la Ley General del Equilibrio
Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA) y la Norma Oficial Mexicana
NOM-052-SEMARNAT-2005.
Una herramienta utilizada para facilitar la identificación y naturaleza de los
residuos generados en cada experimento, es un “diagrama ecológico”, el cual
muestra en forma esquemática el desarrollo de cada experimento. En la que se
incorpora la composición química esperada en cada etapa, así como una
explicación resumida del tratamiento recomendado para los residuos (Gavilán,
2001). Esta metodología ha sido desarrollada en los laboratorios de la
Universidad Nacional Autónoma de México, con buenos resultados, por lo que
para el presente trabajo se propone tomar como base el manual de prácticas
4
de química en uso para la implementación de diagramas ecológicos en cada
experimento, con la finalidad de formar una conciencia ecológica y crear
hábitos para el correcto manejo de los residuos, que además de evitar que
éstos se
viertan en el drenaje sin previo tratamiento, algunas sustancias
puedan ser útiles en prácticas posteriores, ya que al ser recuperadas pueden
utilizarse.
El presente trabajo se basa en una determinación cualitativa y cuantitativa de
los residuos generados a partir de las prácticas en el laboratorio de química y
una propuesta de tratamiento para los mismos.
Planteamiento del problema
Actualmente, en la Facultad de Ciencias Químicas, Xalapa se carece de
procedimientos para el tratamiento del total de los residuos generados por los
experimentos en los laboratorios de química, en consecuencia las cantidades
obtenidas requieren de una disposición final que involucra altos costos.
Debido a la falta de una metodología de identificación, clasificación y
tratamiento general para los residuos específicos después de una práctica
obliga a que en algunas ocasiones éstos se acumulen almacenando
numerosos frascos.
En determinado momento esta actividad puede ser considerada un riesgo, toda
vez que algunos de estos residuos se guardan como desconocidos, creando el
problema de inseguridad al no saber su compatibilidad para almacenarse
adecuadamente. Cabe destacar que actualmente en los laboratorios básicos de
la Facultad de Ciencias Químicas Xalapa, los residuos generados se vierten en
frascos y contenedores donde se separan según sean residuos ácidos,
básicos, de metales, solventes.
5
Justificación
La realización del presente trabajo tiene como finalidad la implementación de
diagramas ecológicos, en un manual de prácticas de laboratorio de química,
como una herramienta de tratamiento para garantizar un mejor manejo de los
residuos químicos. A través de la aplicación de estas técnicas se obtendrán
beneficios técnicos, legales, económicos, ambientales y educativos.
En cuanto a los aspectos técnicos, al establecer un sistema o un método de
tratamiento se favorece a una identificación de residuos generados, lo cual
permitirá una mejor disposición final de los residuos que no pudieron ser
recuperados o tratados en el laboratorio. A su vez existe un uso eficiente de los
insumos químicos, así como en su caso la reutilización de productos obtenidos
de los experimentos para su implementación en técnicas posteriores.
Actualmente, una empresa externa a la Universidad Veracruzana realiza una
recolección periódica de los residuos generados, lo cual implica un costo de
acuerdo a las cantidades de los mismos. La aplicación de los diagramas
ecológicos permite además, una reducción en los volúmenes de residuos
químicos generados y en algunos casos reduce la demanda de insumos para el
desarrollo de las prácticas. La implementación de las actividades antes
mencionadas permitirá obtener beneficios con el ahorro de los recursos.
En términos legales, la FCQ, Xalapa; en calidad de generador es el
responsable directo del manejo, tratamiento y disposición adecuada de sus
residuos peligrosos. Todos los residuos peligrosos deben manejarse de
acuerdo con la LGEEPA, LGPGIR además de las NOM en materia de
protección ambiental que están publicadas en el Diario Oficial de la Federación.
Con la aplicación de esta herramienta (diagramas ecológicos), existe una
reducción del impacto al ambiente por las actividades realizadas en el
laboratorio, al evitar que los residuos sean vertidos a las tarjas sin
consideración y proporcionar
un tratamiento previo a los residuos para
minimizar su peligrosidad.
El propósito de la elaboración y propuesta de diagramas ecológicos en un
manual de prácticas es promover que el alumno identifique los residuos
generados habitualmente en los laboratorios, tomando en cuenta que el
laboratorio es un lugar ideal para complementar el aprendizaje de la Química y
establecer la relación entre la teoría y la práctica. Además es posible crear
6
conciencia
y desarrollo de habilidades en los estudiantes respecto al uso
racional de recursos, así como un criterio sobre contaminación y conservación
del ambiente.
Es por ello que surge la necesidad de implementar los diagramas ecológicos
tiene el propósito de dar una guía de manejo adecuado a los residuos
generados; para lograr la reducción y tratamiento de los residuos, así como
facilitar su clasificación y disposición aplicable según la normativa.
7
Objetivo general
Elaboración de diagramas ecológicos para su integración en un manual de
prácticas de química dirigido a estudiantes de los tres programas educativos de
la Facultad de Ciencias Químicas, Xalapa, que incluya los diagramas
ecológicos de cada experimento.
Objetivos particulares
-Identificar
y
clasificar
los
residuos
generados
en
los
experimentos
seleccionados de acuerdo al plan de estudios de la experiencia educativa, de
química.
-Diseñar e implementar los diagramas ecológicos que incluyan una propuesta
de tratamiento de acuerdo a la naturaleza del residuo.
-Integrar al manual de laboratorio de química los diagramas ecológicos.
8
CAPÍTULO I
ANTECEDENTES
1.1 Evolución de la enseñanza de la química y su enfoque al medio
ambiente.
El desarrollo académico de los futuros profesionistas debe basarse en
estrategias novedosas y eficaces en el proceso enseñanza-aprendizaje, que
garanticen el desarrollo de las competencias requeridas en el campo laboral
(Ramírez, García y Cordero, 2013).
Los cambios recientes en la sociedad, en la ciencia y en la química han
contribuido a un redefinición de cómo debe ser la educación en química. Estos
cambios demandan de la comunidad química un desarrollo continuo y la
producción masiva de productos químicos que mejoren el estándar de vida
humano, así como un manejo responsable, reducción tratamiento y eliminación
de los desechos químicos. En consecuencia, es esencial que los estudiantes
de cualquiera de las ciencias químicas, en general, adquieran un conocimiento
básico de tecnologías que contribuya positivamente a los cambios, entre ellos
encontramos a la Química Verde, que propone reemplazar los procesos
químicos que afectan al ambiente por alternativas no contaminantes o lo menos
dañinas posibles. (Carrillo, 2002) Por su parte, también se encuentra la química
a microescala, que busca minimizar los costos, tiempos y residuos de la
experimentación necesaria para la enseñanza de la química, además de
generar el mínimo de desechos y fin de reducir la “huella ecológica”,
rediseñando las metodologías propuestas para romper el paradigma creado y
volver a minimizar los reactivos utilizados y ya no generar desechos,
considerando que la mejor manera de recuperarlos es no generándolos.
(Rincón y Pérez, 2003) Ambas opciones son consideradas en el presente
trabajo como parte de la mejora en las prácticas de laboratorio de química.
La enseñanza de la química tuvo su evolución para la enseñanza/aprendizaje
desde 1994. (Giordan y Gois, 2009) Para que una analogía sea bien recibida
por los estudiantes, se requiere generar interés y motivación en ellos pues son
9
cruciales para el aprendizaje. (Harrison, 2006) Esto, en gran parte se logra con
la experimentación adecuada en el laboratorio, el cual es un lugar idóneo para
promover y fortalecer la relación teoría-práctica fomentando el interés de los
estudiantes. Además el laboratorio se puede aprovechar para fomentar
conciencia en el uso de recursos, con el uso de técnicas de experimentación
que propicien la utilización racional de los recursos, así como crear un criterio
bien formado sobre contaminación y conservación del ambiente, sin detrimento
de la calidad de enseñanza. (Carrillo, 2002)
1.2 Enfoque de la química hacia el cuidado del ambiente.
La química verde y la microescala son pedagogías complementarias ya que
con ellas se demuestran aspectos de la química que promueven tanto en la
educación como en la investigación, una conducta de prevención y reducción
de
la
contaminación,
así
como
la
protección
al
medio
ambiente;
implementándolas desde el laboratorio académico, con esto se promueve un
desarrollo sostenible y cuidado del ambiente. (Montagut P. et al., 2006)
El desarrollo sostenible es aquel que satisface las necesidades del presente sin
comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus
propias necesidades para lograr este desarrollo existen como alternativas la
química verde y las técnicas de microescala. (Ávila, Gavilán y Cano, 2011)
1.2.1 La Química Verde.
Según Manahan (2006) la química verde puede definirse como “la práctica de
la ciencia química de una manera que sea sostenible, segura y no
contaminante y que consume menos cantidades de materiales y energía,
mientras que la producción de material de desecho es poca o nada, es por ello
que la práctica de la química verde comienza con el reconocimiento de que la
producción , el procesamiento, así como el uso y la eventual eliminación de los
productos químicos pueden causar daños cuando se realizan de forma
incorrecta. Por ello, en el cumplimiento de sus objetivos, la química verde y la
ingeniería química pueden modificar los productos químicos totalmente desde
un rediseño en sus procesos con el objetivo de minimizar desechos y el uso o
generación de materiales, especialmente los peligrosos”.
10
Hoy en día existen propuestas que incorporan los principios de la química
verde para mejorar la seguridad, reducir la energía, usar sustancias auxiliares y
tener una plataforma de discusión sobre la toxicidad, manipulación de los
desechos y los efectos que tienen a la salud humana y el ambiente. (Osorio y
Salvo, 2008)
Cabe destacar que la Química Verde es considerada como la química
sostenible, dado a los cuidados que aporta sobre aspectos, tales como:
• Económicos: A un alto nivel de sofisticación, la química verde cuesta
normalmente menos en términos estrictamente económicos (por no hablar de
los costos ambientales) que la química como se practica normalmente.
• Materiales: Por el uso eficiente de materiales, el reciclaje máximo y mínimo
uso de materias primas.
• Residuos: Al minimizarlos en la medida de lo posible, o incluso eliminar
totalmente su producción. (Manahan, 2006)
Es por ello que en algunas instituciones académicas se están incorporando
técnicas de Química Verde en sus laboratorios, entre ellas, se encuentra la
UNAM, por ejemplo, que en materia de química orgánica presenta un libro de
teoría y experimentos de con un enfoque de química verde, en 2011 y otro con
un enfoque ecológico, de 2001.
Por ello, se ha empezado una creación de consciencia respecto al manejo
adecuado de sustancias químicas peligrosas, tanto por los profesionales como
por las industrias (algunas implementaron la estrategia de “eco-eficiencia”, es
decir, se mide la relación entre las salidas y entradas de un proceso productivo,
enfatizando la importancia de producir o hacer más con menos, esto incluye
temas ambientales, sociales, éticos y económicos en su forma de operarproducir de manera sostenible).Uno de los retos ha sido el reducir cada vez
más el consumo de materiales y energía en los procesos, minimizar la emisión
de sustancias químicas peligrosas al ambiente, maximizar el uso de recursos
renovables y extender la durabilidad y el reciclaje de los productos. (Clark,
1999)
11
El crecimiento de la Química Verde en el transcurso de las últimas décadas ha
aumentado a un ritmo acelerado, y sus avances continuarán hasta que sus 12
principios sean incorporados como parte de la química cotidiana. Todo lo cual
constituye una plataforma necesaria para alcanzar el desarrollo sostenible.
(Pájaro y Olivero, 2011) Estos 12 principios de la Química Verde se enuncian
de la siguiente manera:
“1. Prevenir la generación de residuos: Diseño de síntesis química para
prevenir los residuos, es mejor prevenirla generación que tratarlos después de
que se forman.
2. Eficiencia atómica: Métodos de síntesis diseñados para aprovechar al
máximo la incorporación de todos los materiales utilizaos en los procesos.
3. Reducir los residuos, diseñar procesos que minimicen la generación de
residuos siempre que sea posible.
4. Diseñar sustancias seguras, las sustancias químicas deben ser diseñadas
para garantizar la eficacia de una función específica, pero deben ser de baja
toxicidad.
5. Diagramas seguros, uso de disolventes de baja toxicidad.
6. Energía eficiente, optimización del uso de fuentes de energía.
7. Materias primas renovables, siempre que sea técnica y económicamente
factible.
8. Reducción de pasos intermedios, evitar innecesaria derivatización (bloqueo
de grupo, protección/desprotección) siempre que sea posible.
9. Uso de catalizadores, es preferible el uso estequiométrico de sustancias
químicas.
10. Productos de fácil degradación, diseñar materiales que no persistan en el
ambiente.
11. Monitoreo continuo para prevención, usar metodologías analíticas que
permitan el monitoreo continuo de los procesos.
12. Procesos seguros, seleccionar métodos seguros el potencial de ocurrencia
de accidentes”. (Ávila et al., 2011)
Los principios de la química verde fueron propuestos originalmente por Paul
Anastas y John Warner en su libro Green Chemistry, theory and practice en
1998, y constituyen el pilar de la química verde. Este enfoque de la química
debe ser aplicado desde los trabajos realizados en los laboratorios de
12
enseñanza para crear en los estudiantes valores y actitudes para la
conservación del ambiente.
1.2.2 Microescala
La microescala consiste en técnicas donde se busca la reducción de la
cantidad de reactivos químicos utilizados a su mínima expresión, suficiente
para que los experimentos puedan ser efectivamente realizados, con un
impacto mínimo en el ambiente, a través de la generación de cantidades
mínimas de residuos. (Esta definición es la aprobada por la International Union
of Pure and Applied Chemistry, donde se reconoce a la microescala como
química en escala pequeña; las cantidades de reactivos empleadas son
menores de 1 gramo o 2 mililitros, preferentemente de 25 a 150 miligramos
para sólidos y de 100 a 1000 microlitros para líquidos.) Esto se observa en
algunas de las prácticas presentes en el manual de laboratorio de química.
Durante los últimos años, la química a microescala ha cobrado importancia
como una rama de la química que considera experiencias caracterizadas por
tener un bajo riesgo de peligrosidad en la manipulación del material de
laboratorio, reducir el gasto de agua y disolventes, bajo costo en
implementación, menor espacio de almacenamiento del material de laboratorio
y fácil trabajo en el aula. Las consideraciones anteriores favorecen también la
innovación didáctica por parte de los profesores y el desarrollo de la creatividad
por parte de los estudiantes al participar en la construcción de su propio
instrumental y experimentar por si mismos el trabajo de laboratorio. (González
y Urzúa, 2012)
Entre sus ventajas pedagógicas se destacan la oportunidad para el aprendizaje
colaborativo y su flexibilidad, ya que no es más difícil de aprender o de aplicar
que las técnicas convencionales e incluso algunas son más sencillas y los
aparatos más fáciles de armar. En general, la habilidad y el cuidado en el
manejo de sustancias químicas. (Aponte, Aguilar y Austin, 2013)
1.3 Diagramas ecológicos
Un diagrama ecológico es un complemento didáctico en el cual está
incorporada la información referente a la identificación, clasificación y
13
tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los
experimentos de un laboratorio de enseñanza. Su manejo ayuda al estudiante
a analizar la actividad experimental y sirve para proponer el tratamiento
adecuado de los residuos que genere a través de la misma.
Debido al enfoque de la química verde principalmente, hoy en día se ha
propuesto la elaboración de diagramas ecológicos, los cuales tienen el
propósito de trabajar de manera ordenada los residuos de las prácticas y
proponer su tratamiento. Se ha propuesto integrar a manuales de práctica con
diagramas ecológicos donde se identifiquen la generación de los residuos
peligrosos y cómo pueden minimizarse. (Gutiérrez, 2013)
La elaboración de un diagrama ecológico es en forma de red conceptual, a
través de toda la práctica, de cada uno de los reactivos y finalmente establecer
con claridad los productos y subproductos que van a formar parte de los
residuos peligrosos, para poder identificarlos y posteriormente facilitar su
manejo y tratamiento.
Un ejemplo de aplicación de los diagramas ecológicos se ha dado en la
Escuela Nacional Preparatoria donde se realiza su uso, permitiendo a los
alumnos y a los profesores identificar claramente cuáles son los residuos que
deben ser tratados o almacenados, o bien, que es posible eliminar en el
drenaje, sin riesgo de contaminación severa. Al tenerlos en forma de diagrama
se hace posible la visualización y se evitan confusiones por parte de los
alumnos, quienes de esa manera ven con claridad qué deben hacer con los
desechos. (Martínez, Martínez y Treviño, 2008)
Esto permite formar una conciencia ecológica en los alumnos y crearles hábitos
sobre el correcto manejo de los residuos, pues además de evitar que éstos se
derramen en el drenaje, aprenden a reciclar ciertas sustancias, esto resulta
benéfico para el laboratorio de química, ya que además de que no se
contamina, que es lo más importante, se reduce el consumo de algunos
reactivos, y poco a poco las personas que trabajan en los laboratorios se
preocuparán por nuestro planeta. (Catalá, y Chamizo, 1993)
14
1.4 Tratamiento de residuos en el laboratorio
Es muy difícil establecer un sistema o un método de tratamiento general para
los residuos específicos de un laboratorio, ya que depende del volumen
generado, del tipo de laboratorio en que se esté trabajando y de la variedad de
residuos que se generan; además, los residuos casi nunca están constituidos
por un solo producto, sino que, generalmente son mezclas complejas.
En algunas ocasiones en los laboratorios se almacenan residuos debido a
diferentes causas (no saber cómo tratarlos, reactivos caducados, reactivos que
han perdido su etiqueta) estos pueden ser conocidos o desconocidos (en
cuanto a su composición química), los primeros se tratan de acuerdo a la
secuencia que se describe en la literatura y a los segundos se le debe efectuar
un análisis para saber su composición y luego proceder al diseño del
tratamiento. (Ávila, J., García, C., Gavilán, I., León, F., Méndez, J., Pérez, G.,
Rodríguez, A., Salazar, G., Sánchez, A., Santos, E. y Soto, R., 2009)
Cabe mencionar que el tratamiento de residuos generados en los laboratorios,
debe ser llevado a cabo por personal capacitado, siendo esta la manera más
efectiva para proteger a los seres vivos y no contaminar el ambiente. (González
y Urzúa, 2012) De este modo se acentúa la responsabilidad que cada uno de
los que están en contacto con sustancias químicas tiene desde el primer
momento hasta el final del trabajo. En la figura 1 se muestran algunos de los
métodos de tratamiento de residuos que suelen ser de los más comunes.
Químicos
Métodos de
tratamiento
Físicos
Biológicos
Térmicos
Neutralización
Precipitación
Oxidación
Reducción
Filtración
Cristralización
Destilación
Adsorción
Aeróbicos
Anaeróbicos
Enzimáticos
Incineración
Figura 1. Métodos de tratamiento de residuos. (Fuente: elaboración propia)
15
Se debe recordar que cada residuo es diferente y el diseño de su tratamiento
depende de muchos factores, tales como si en el residuo están presentes una
o más sustancias, si está en solución acuosa o no, en qué concentración se
encuentra cada componente, si es un residuo con varias fases; y con base en
estos aspectos se diseña un tratamiento en el cual se combinan tanto los
métodos químicos, como los físicos o térmicos, para llegar a la destrucción final
de este o a su confinamiento.
Cada investigador, profesor o estudiante antes de empezar a trabajar en el
laboratorio, necesita planear cómo va a manejar los residuos que generará que
son residuos de su responsabilidad. (Ávila et al., 2009)
La planeación de las actividades debe incluir consideraciones tales como; los
tipos y cantidades de residuos que se pueden generar, la forma en que se
llevará a cabo el tratamiento y la verificación de la eficiencia del mismo,
llegando hasta la disposición de éstos.
En algunos casos se puede rediseñar, de ser posible, el experimento o emplear
materiales alternativos que permitan alcanzar los mismos fines sin la
generación de residuos peligrosos, o por lo menos la disminución máxima de
peligrosidad y/o cantidad producida. Es por ello que se propone la
implementación de estos recursos en la realización de cada una de las
prácticas en el laboratorio de química.
1.4.1 Tratamientos químicos
Una reacción química es un proceso en el cual una o varias sustancias
(reactivos) cambian para formar una o más sustancias químicas nuevas
(productos).Una
ecuación
química
simboliza
qué
ocurre
durante
la
correspondiente reacción. Por su parte la estequiometría es el estudio
cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química. (Coronas, J.,
2013)
Las reacciones de neutralización tienen como objetivo variar el pH de la
disolución, cuya acidez o basicidad pueda resultar perjudicial; hasta llegar a un
valor que sea aceptable, usualmente es entre 6 y 9.
16
Algunos líquidos de carácter ácido que contienen metales, a través de la
neutralización pueden precipitarse pues se forman sus hidróxidos insolubles y
se separan por sedimentación-filtración generalmente. (García, Cabildo,
Claramunt, Cornago, Escolástico, Esteban, López, Pérez, Pérez y Sanz, 2010)
Las reacciones de precipitación se utilizan a menudo para quitar elementos
disueltos, haciéndolos sedimentar en forma sólida de diversas maneras,
buscando siempre la reducción de su producto de solubilidad, una de las
formas más comunes es alcalinizar la disolución, llevando el pH a valores entre
9 y 12, por ejemplo.
Es posible agrupar los tratamientos químicos atendiendo al tipo de reacción
que se lleva a cabo en cada caso;
ya sean de oxidación, precipitación o
neutralización. Una reacción de oxidación es el aporte de electrones
acompañados de oxígeno en la mayoría de los casos, cedido por una sustancia
oxidante a otra que se oxida.
Las reacciones de reducción son un proceso opuesto a la oxidación pues la
sustancia reducida cede electrones al compuesto reductor.
Las reacciones de oxidación-reducción se utilizan principalmente para destruir
contaminantes orgánicos o inorgánicos en solución acuosa.
1.4.2 Tratamientos físicos
Entre los tratamientos físicos encontramos a la filtración y la cristalización. La
primera consiste en la separación de una mezcla de sólidos y fluidos, que
incluye el paso de la mayor parte del fluido a través de un medio poroso, el cual
retiene la mayor parte de las partículas sólidas contenidas en la mezcla.
Esta operación unitaria (acción necesaria de transporte, adecuación y/o
transformación de las materias implicadas en un proceso químico) requiere de
un medio filtrante que puede ser una pantalla, tela, papel o un lecho de sólidos.
El líquido que pasa a través del medio filtrante se conoce como filtrado. (Perry y
Green, 2001)
17
La cristalización es un proceso importante debido a la gran pureza y la forma
atractiva de un producto químico sólido que puede obtenerse. Además este
proceso requiere mucha menos energía que otros métodos de purificación
usados comúnmente, puede usarse a bajas temperaturas y en cantidades que
van desde los gramos hasta las toneladas.
1.4.3 Tratamientos térmicos
La incineración es una de las técnicas más comunes para el tratamiento de
residuos peligrosos, debido a que reduce el volumen y además se puede
obtener energía del proceso. Se define como una oxidación controlada a alta
temperatura, de esta combustión se desprende gas, partículas, humos, cenizas
entre otros que deben ser controlados adecuadamente y según la legislación
para evitar resulten contaminantes.
En cuanto a los tratamientos biológicos al no ser utilizados para el presente
trabajo, se omite su explicación.
1.5 Separación de residuos en contenedores
Existen ciertas reglas que deben seguirse para el manejo de contenedores con
residuos o productos peligrosos, independientemente del lugar donde se
almacenan. Los contenedores pueden ser recipientes de vidrio, polietileno de
alta densidad, acero inoxidable, metal con recubrimiento, entre otros, en los
que se recolectan residuos.
En primer lugar, el material del que están hechos los contenedores debe ser
compatible con su contenido. Los contenedores siempre deben estar bien
cerrados para evitar derrames o emisión de vapores.
Cada persona que participe en el trasvase y empacado de los productos o
residuos peligrosos a un contenedor debe conocer y usar el equipo de
protección adecuado como: bata, goggles, mascarilla para respirar, guantes,
botas o cualquier otro equipo necesario, así como las características mínimas
de seguridad del local donde se llevan a cabo estas acciones. (Santos y
Gavilán, 1997)
18
Como
recomendación,
nunca
se
deben
mezclar
residuos
químicos
desconocidos, esto puede generar una reacción peligrosa. Un gran número de
personas pueden resultar gravemente heridas en un accidente causado por la
falta de identificación de los residuos. (Ávila et al., 2009)
1.6 Identificación y etiquetado de los residuos
Todos los residuos deben estar correctamente etiquetados, la etiqueta debe
indicar el nombre y ubicación del generador, así como las precauciones e
indicaciones correspondientes para el anejo adecuado del residuo.
Una adecuada etiquetación y descripción de la composición cualitativa y
cuantitativa (en forma aproximada) de los residuos peligrosos, es una
obligación para un sistema de tratamiento.
Los residuos bien etiquetados deben proporcionar información adecuada de su
composición. El saber que en un contenedor se tiene los productos finales de
una reacción, no es suficiente. Si el residuo es identificado como un compuesto
específico o mezcla conocida (número de productos, su naturaleza y cantidad),
dan una idea de su peligrosidad, clase química, grupos funcionales y con esto
puede establecerse su compatibilidad, o medidas de emergencia en caso de un
derrame accidental.
Hoy en día se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes y/o
empaques de reactivos que se emplean tanto en la industria como en el
laboratorio, con base en la asignación de un color para cada una de las
siguientes propiedades predominantes:

Riesgo a la salud; etiqueta azul

Riesgo de incendio; etiqueta roja

Riesgo de reactividad; etiqueta amarilla

Riesgos especiales; etiqueta blanca
Este sistema de codificación corresponde al establecido por la Asociación
Nacional de Protección contra Incendios 704 (NFPA por sus siglas en inglés),
para la clasificación de las sustancias químicas. (Santos y Gavilán, 1997)
19
Por lo anterior, algunas de las particularidades tomadas para la caracterización
de los residuos de laboratorio de química en la Facultad de Ciencias Químicas,
inician cuando el generador conoce de antemano si el residuo tiene alguna de
las características CRETIB o de las especificadas en la normatividad.
La vigilancia del cumplimiento de la NOM-052-SEMARNAT-2005 corresponde
a la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, por conducto de la
Procuraduría Federal de Protección al Ambiente, cuyo personal realizará los
trabajos de inspección y vigilancia que sean necesarios. Las violaciones a la
misma se sancionan en los términos de la Ley General del Equilibrio Ecológico
y la Protección al Ambiente, la Ley General para la Prevención y Gestión
Integral de los Residuos, sus Reglamentos y demás ordenamientos jurídicos
aplicables.
Los productos y residuos químicos que sean clasificados como peligrosos se
deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos:
neutralización,
combustión,
evaporación,
precipitación,
reciclado
y
confinamiento. (Tejión y García, 1996)
1.7 Marco legal para la identificación y
clasificación de residuos
peligrosos.
En las últimas dos décadas algunos gobiernos (nuestro país, de la Unión
europea y Estados unidos) han comenzado a crear normatividades para los
temas relacionados a cuestiones ambientales, con el surgimiento de
legislaciones como la Pollution Prevention Act de los Estados Unidos de
América en 1990, que tiene la intención de prevenir la generación de
contaminantes, a través de distintas herramientas, entre ellas; la química verde.
Por su parte la Enviromental Protection Agency (EPA) trabaja con el programa
ambiental México-Estados Unidos; donde se otorga reconocimiento y apoyo a
proyectos que apliquen este enfoque de la química. (US EPA, 2014)
Respecto a otras legislaciones se encuentra la Agencia Europea del Medio
Ambiente (AEMA) y su Red Europea de Información y de Observación sobre el
20
Medio Ambiente (Eionet). La información proporcionada por la AEMA guarda
relación con: la calidad del aire y del agua, el estado del suelo, de la fauna y
flora; el uso del suelo y de los recursos naturales, la gestión de los residuos; las
emisiones sonoras; las sustancias químicas; la protección del litoral y de la
marina. La red Eionet incluye los principales elementos que componen las
redes nacionales de información, los centros de control nacionales y los cinco
centros temáticos europeos (CTE). Las actividades de los centros abarcan los
ámbitos del agua, el aire y el cambio climático, la protección de la naturaleza y
la biodiversidad, los flujos de residuos y de materiales, y el medio ambiente
terrestre. (Europa, 2014)
En México, es alrededor de los años cuarenta cuando surgen las primeras
políticas ambientales; posteriormente para enfrentar los problemas ambientales
desde un enfoque sanitario nace la Subsecretaria para el mejoramiento del
ambiente, es hasta 1988 cuando se promulga la Ley General del Equilibrio
Ecológico y la Protección al Ambiente (LEEGEPA), misma que actualmente es
la base de la política ambiental del país. Para 1989 se crea la Comisión
Nacional del Agua (CNA), a su vez en 1992 surgen el Instituto Nacional de
Ecología (INE) y la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente
(PROFEPA).
En el año 2000, se cambió la Ley de la Administración Pública Federal dando
origen a la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT)
con la intención de implementar una política nacional de protección ambiental
que responda ante el cuidado y protección de los recursos naturales y que
atienda las causas de la contaminación y de la pérdida de ecosistemas y de
biodiversidad. (SEMARNAT, 2014)
La clasificación y manejo de los residuos peligrosos publicada en el DOF el 13
de diciembre de 1996, está controlada por la Ley General de Equilibrio
Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA). Esta ley define en el Art. 3°,
Fracc. XXVII, como residuo peligroso “a todo aquel residuo en cualquier estado
físico, que por sus características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas,
inflamables o biológicas infecciosas, representen un peligro para el equilibrio
21
ecológico o el ambiente. Así mismo, establece que el responsable directo del
manejo, tratamiento y disposición adecuada de un residuo peligroso es el
generador”.
La LGEEPA establece que la regulación de las actividades relacionadas con
materiales o residuos peligrosos es un asunto de alcance federal. Con base a
su naturaleza y toxicidad, los desechos se clasifican para: reciclaje, reúso ó
tratamiento.
De
acuerdo
con
la
legislación
ambiental, los residuos
peligrosos son “todas aquellas sustancias en cualquier estado físico que
representan un peligro para el equilibrio ecológico o el medio ambiente, por sus
características
corrosivas,
tóxicas,
venenosas,
reactivas,
explosivas,
inflamables, biológico infecciosas o irritantes”.
Conforme la misma normatividad vigente, se entiende por manejo de residuos
peligrosos el “conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento,
recolección, transporte, reutilización, tratamiento, reciclaje, incineración y
disposición final de los residuos peligrosos”. En nuestro país, dichas
actividades requieren de la aprobación, autorización y supervisión del Instituto
Nacional de Ecología.
Para determinar si son peligrosos los residuos químicos que se generan en las
actividades experimentales de un laboratorio de enseñanza, se debe tomar en
cuenta la norma oficial mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005, en la cual se
precisan las características y los límites que hacen peligroso a un residuo, con
base en su impacto negativo hacia el medio ambiente. Así, un residuo se
considera peligroso, si presenta algunas de las características establecidas en
el código CRETIB (Corrosivo, Reactivo, Explosivo, Tóxico, Inflamable, Biológico
infeccioso) de la misma norma, en la cual se precisan los valores límites de
dichas características para considerar peligroso a un residuo químico a través
de los listados, figuras y anexos que ahí se mencionan y cuando algunos de los
residuos no sean considerados bajo el criterio de esta norma se apoya de otras
disposiciones y especificaciones establecidas en la NOM-004-SEMARNAT2002, NOM-133-SEMARNAT-2000, NOM-138-SEMARNAT/SS-2003, NOM141-SEMARNAT-2003, NOM-053-SEMARNAT-1993, NOM-087-SEMARNATSSA1-2002, así como la NOM-002-SCT/2003.
22
La Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005 establece que un
residuo se considera corrosivo si:
Es un líquido acuoso que presenta un pH menor o igual a 2.0 o
mayor o igual a 12.5, de conformidad con el procedimiento que se
establece en la Norma Mexicana correspondiente.
Es un sólido que al mezclarse con agua destilada presenta un pH
menor o igual a 2.0 o mayor o igual a 12.5, según el procedimiento
que se establece en la Norma Mexicana correspondiente.
Es un líquido no acuoso capaz de corroer el acero al carbón, tipo
SAE 1020, a una velocidad de 6.35 milímetros o más por año a una
temperatura de 328 K (55°C), según el procedimiento que se
establece en la Norma Mexicana correspondiente.
Se considera reactivo si:
Es un líquido o sólido que después de estar en contacto con el aire se
inflama en un tiempo menor a cinco minutos sin que exista una fuente
externa de ignición, según el procedimiento que se establece en la
Norma Mexicana correspondiente.
Cuando se pone en contacto con agua reacciona espontáneamente y
genera gases inflamables en una cantidad mayor de 1 litro por kilogramo
del residuo por hora, según el procedimiento que se establece en la
Norma Mexicana correspondiente.
Es un residuo que en contacto con el aire y sin una fuente de energía
suplementaria genera calor, según el procedimiento que se establece en
la Norma Mexicana correspondiente.
Tiene en su composición cianuros o sulfuros liberables, que al
exponerse a condiciones ácidas genera gases en cantidades mayores a
250 miligramos de ácido cianhídrico por kilogramo de residuo o 500
miligramos de ácido sulfhídrico por kilogramo de residuo.
Se considera explosivo si:
Es capaz de producir una reacción o descomposición detonante o
explosiva solo o en presencia de una fuente de energía, o si es
23
calentado bajo confinamiento. Esta característica se determina mediante
análisis de laboratorio sino a partir del conocimiento del origen o
composición del residuo.
Se considera tóxico ambiental si:
El extracto PECT, obtenido mediante el procedimiento establecido en la
NOM-053-SEMARNAT-1993, contiene cualquiera de los constituyentes
tóxicos listados en la Tabla 2 de la NOM-052-SEMARNAT-2005 en una
concentración mayor a los límites ahí señalados.
Se considera inflamable si:
Es un líquido o una mezcla de líquidos, que contienen sólidos en
disolución o suspensión con un punto de inflamación inferior a 60.5°C,
medido en copa cerrada, de conformidad con el procedimiento que se
establece en la Norma Mexicana correspondiente, quedando excluidas
las disoluciones acuosas que contengan un porcentaje de alcohol, en
volumen, menor a 24%.
No es líquido y es capaz de provocar fuego por fricción, absorción de
humedad o cambios químicos espontáneos a 25°C, según el
procedimiento que se establece en la Norma Mexicana correspondiente.
Es un gas que, a 20°C y una presión de 101.3 kPa, arde cuando se
encuentra en una mezcla del 13% o menos por volumen de aire, o tiene
un rango de inflamabilidad con aire de cuando menos 12% sin importar
el límite inferior de inflamabilidad.
Es un gas oxidante que puede causar o contribuir más que el aire, a la
combustión de otro material.
Al no haber residuos biológico-infecciosos es innecesaria la definición en este
trabajo.
Para facilitar el manejo, almacenamiento, tratamiento y disposición final de los
residuos, es fundamental que se encuentren identificados con una etiqueta que
da a conocer el tipo de residuo y evitar riesgos por su compatibilidad con otros.
24
CAPÍTULO II
EXPERIENCIA EDUCATIVA QUÍMICA
2.1 Selección de las prácticas de laboratorio
Para la elección de los experimentos se realizó una revisión del programa de
estudios de la experiencia educativa de química básica el cual se presenta
dividido en 6 unidades que abordan los temas a tratar durante el curso de la
misma en la Facultad de Ciencias Químicas.
El objetivo de dicha experiencia educativa es proporcionar al estudiante los
principios básicos de química, para ello en el programa de estudios se incluyen
conceptos de materia, energía y cambios, clasificación de la materia y estados
de agregación, mediciones y unidades de medida, relaciones estequiométricas,
periodicidad química, tipos de enlaces, dispersiones, conceptos básicos de
termodinámica química y de equilibrio químico, electroquímica y cinética,
química de los metales y contaminación.
Se pretende que a través de un trabajo tanto individual como por equipo,
aunado a un ambiente de responsabilidad y compromiso; el alumno aprenda
las teorías actuales y conceptos unificantes del contenido y adquiera la
destreza para la resolución de muchos problemas químicos típicos respetando
el medio ambiente.
Este programa de estudios resalta que el estudiante adquiere conocimientos
sobre los fundamentos, leyes y teorías de la química (eje teórico), de manera
práctica y por escrito expresa los resultados del trabajo realizado (eje
heurístico) e identifica los valores que le permiten interactuar en beneficio de sí
mismo y de la sociedad (eje axiológico). A continuación se presentan cada uno
de ellos.
Saberes
Teóricos
Unidad 1
Fundamentos
Química.
Materia
de
Heurísticos
energía
y
cambios.
Clasificación
Conceptos
básicos
de química general.
de
la
Diferenciar
y
materia: sustancias y
relacionar
mezcla/elementos
conceptos básicos en
y
los
25
compuestos.
Química.
Estados de agregación
de la materia.
Aplicar las unidades
de medida a estados
Mediciones y unidades
de agregación de la
materia.
de medida.
Reconocimiento
del
material
de
laboratorio.
Unidad 2
Átomos y moléculas.
Describir
Estequiometría,
Fórmulas químicas.
conceptos básicos de
símbolos
químicos,
Iones y compuestos
las
fórmulas
y
iónicos.
cuantitativas entre las
Una introducción a la
sustancias
nomenclatura de los
participan
compuestos.
reacciones químicas.
ecuaciones.
los
relaciones
que
en
las
Pesos atómicos.
El mol.
Aplicar las fórmulas
Pesos fórmula, pesos
para la resolución de
moleculares y moles.
problemas químicos.
Ecuaciones químicas.
Cálculos basados en
Determinación
ecuaciones químicas.
relaciones de peso.
Porcentaje
de
de
rendimiento a partir de
reacciones químicas.
Unidad 3
Estructura de los
Conceptos
Estructura atómica.
átomos.
de la estructura de la
Partículas
materia.
subatómicas.
Describir la variación
Estructuras
de
electrónicas de los
los elementos según
átomos.
su
Tabla periódica y
tabla periódica.
básicos
propiedades de
posición
en
la
26
propiedades
Explicar
periódicas de los
comportamiento
elementos.
físico y químico de
Abundancia de los
los metales.
metales.
Explicar
Procesos
importancia
metalúrgicos.
metales
Tendencias
desarrollo
periódicas de las
civilización.
propiedades
Identificar
metálicas.
principales fuentes de
Metales
más
el
la
de
en
los
el
de
la
las
contaminación.
importantes
Analizar
los
daños
Contaminación del
que
aire.
contaminación
Contaminación del
Analizar
agua
propiedades físicas y
Contaminación del
químicas de algunos
suelo.
metales.
causa
la
las
Oxígeno, obtención y
propiedades.
Hidrógeno, obtención
y propiedades.
Explicar el fenómeno
de la Lluvia ácida
Unidad 4
Conceptos básicos.
Explicar
Periodicidad química
Enlace iónico.
diferentes
y enlace iónico.
Enlace covalente.
enlace químico.
Enlace metálico
Diferenciar
Interacciones
entre
moléculas
los
tipos
de
las
propiedades de los
compuestos en base
a sus enlaces.
Unidad 5
Cambios de calor y •
Conceptos
27
Termodinámica.
termoquímica.
básicos
de
la
La primera ley de la termodinámica química.
•
termodinámica
Explicar
los
cambios de energía que
acompañan
procesos
a
los
físicos
y
químicos.
•
Caracterización
de disoluciones, coloides
y suspensiones
•
Titulación
ácido-
base
Unidad 6
Conceptos básicos.
Equilibrio químico.
La
constante
de
equilibrio.
Factores que afectan
los equilibrios.
La ley de la velocidad
de reacción.
Relación
entre
concentración
la
de
reactivos y el tiempo.
Mecanismos
de
reacción.
Catálisis
La Reacciones Redox.
Celdas
electroquímicas.
Potenciales
estándar
de electrodo.
Ecuación
de
Nernst
autoionización
del
agua.
28
Tomando como base los temas a tratar durante el curso de la materia, se
realizó una revisión de manuales para laboratorio de química general ya
existentes como los de la Universidad Autónoma de Aguascalientes,
Universidad Iberoamericana y Universidad Nacional Autónoma de México; para
considerar las prácticas que pudieran ser complementarias para esta
experiencia educativa, Con esto, se determinó la siguiente lista de prácticas a
implementar durante el curso de la materia.
La lista de prácticas que integran el manual, con su respectivo manual se
presenta a continuación:
Unidad 1. Fundamentos de Química.
 Operaciones
preliminares;
disolución,
decantación,
filtración
y
evaporación
 Destilación.
 Métodos de separación y purificación de compuestos químicos.
Cristalización y recristalización.
Unidad
2.
Estequiometría,
símbolos
químicos,
fórmulas
y
ecuaciones.
 Elemento, compuesto, mezcla.
 Ley de la conservación de la materia.
 Relación masa-masa
 Rendimiento porcentual de una reacción.
 Nomenclatura química inorgánica
 Estequiometría
Unidad 3. Estructura atómica.
 Eliminación de impurezas en aguas residuales
Unidad 4. Periodicidad química y enlace iónico.
 Solubilidad, polaridad y su relación con el enlace químico.
Unidad 5. Termodinámica.
 Suspensiones, coloides y disoluciones
Unidad 6. Equilibrio químico.
 Principio de Le Chatelier
 Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción
29
Como prácticas complementarias para esta experiencia educativa de química
se consideran:
Unidad 1. Fundamentos de Química.
 Equipo de laboratorio y medidas de seguridad.
Unidad 4. Periodicidad química y enlace iónico.
 Conductividad eléctrica de los electrolitos
Unidad 5. Termodinámica.
 Titulación de un producto casero
2.2
Identificación,
clasificación
y
cuantificación
de
los
residuos
generados en los experimentos de laboratorio de química.
La parte experimental de cada una de las técnicas propuestas en el manual de
laboratorio de química se realizó llevando a cabo los análisis cualitativos y
cuantitativos respectivos a cada uno de los productos y subproductos
obtenidos, de la siguiente manera:
Se realizó una estimación de los componentes esperados de cada
reacción realizada, en base a la literatura especializada incluyendo el
cálculo del rendimiento teórico y real de los experimentos.
Se determinó el pH a todas las soluciones para proceder a la
determinación de su tratamiento, y en el caso de los sólidos se buscó la
forma de recuperarlos, pues algunos podrían ser reutilizados o de lo
contrario ser depositados en su recipiente correspondiente.
Se utilizaron pruebas de solubilidad para comprobar la presencia o no,
de algunos compuestos y en algunos casos fue necesaria la
determinación de iones.
Se clasificó cada uno de los residuos siguiendo las condiciones señaladas en la
Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005, donde se definen los
criterios que hacen que sean considerados peligrosos por sus características
CRETIB. A continuación se define cada una de ellas:
Corrosividad
Involucra a aquellas sustancias que en estado sólido, líquido o gaseoso pueden
causar destrucción o alteraciones irreversibles en el tejido vivo o en el sitio de
contacto.
30
Reactividad
Es la capacidad que tienen las sustancias químicas de producir reacciones de
gran potencial energético a veces de forma instantánea.
Explosividad
Son aquellas sustancias que en estado sólido, líquido o gaseoso que por un
incremento de temperatura o presión sobre un porcentaje de masa, reaccionan
repentinamente generando altas temperaturas y presiones sobre el medio
circundante.
Toxicidad
Es la capacidad de una sustancia para producir daños importantes en los
tejidos por ello se debe llevar bata de laboratorio, guantes y gafas de
seguridad, además de trabajar con la campana de seguridad bien ventilada.
Involucra a sustancias que en estado sólido, líquido o gaseoso, pueden causar
trastornos estructurales o funcionales, que provoquen daños a la salud o la
muerte, si son absorbidas aún en cantidades relativamente pequeñas.
Inflamabilidad
Es la medida de la facilidad que presenta un gas, líquido o sólido para
encenderse y de la rapidez con que, una vez encendido.
2.3 Elaboración de los diagramas ecológicos.
Considerando las indicaciones principales que aparecen en cada una de las
técnicas a realizar, se procede a representarlas esquemáticamente en un
diagrama ecológico.
Según Ávila, García, Gavilán, León, Méndez, Pérez, Rodríguez, Salazar,
Sánchez, Santos y Soto, (2009) al final de cada práctica incluye la propuesta
de los diagramas ecológicos. Como se muestra en la Figura 2, la
representación gráfica se inicia con un rectángulo donde se escriben los
reactivos y posteriormente, con otros rectángulos se indica la presencia de
productos obtenidos por cada experimentación, las flechas sirven como
conectores que indican la secuencia de las actividades a realizar durante la
técnica y los rombos incluyen la decisión tomada para llevar a cabo el
31
tratamiento, representado por la letra D, acompañada por el número que
identifica cada residuo específico derivado de las acciones anteriores.
Figura 2. Diagrama ecológico (Fuente: Elaboración propia)
Para establecer los tratamientos de residuos se utilizaron principalmente las
operaciones unitarias:
Con los productos de reacción obtenidos de los diferentes experimentos
fue necesario la aplicación de operaciones unitarias que ayudaran a la
separación de los componentes de los residuos para un mejor
tratamiento; por ejemplo: sedimentar, filtrar y decantar para el caso de la
formación de precipitados o cualquier mezcla heterogénea, en otros
casos, fue necesario la evaporación para separar el agua de algunas
sales derivadas de neutralizaciones.
En los casos en que los residuos quedaban sin reuso ni recuperación
fueron depositados en su recipiente asignado siguiendo la Norma Oficial
Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005.
32
2.4 Integración del manual de prácticas.
En esta elaboración de los diagramas ecológicos para el manual de prácticas
de laboratorio de química básica, se vió que cada una de las técnicas incluyera:
-Nombre de la práctica
-Objetivos; que definen el propósito esperado al realizar cada una de las
prácticas.
-Fundamento; que explica brevemente los términos teóricos del tema de la
práctica.
-Reacciones; en los casos que se presentan y las cuales esquematizan los
procedimientos.
-Materiales; necesarios para llevar a cabo la técnica.
-Reactivos; que serán utilizados en el proceso de la práctica.
-Técnica; son las indicaciones y pasos a seguir para de desarrollo de la
práctica.
-Diagrama ecológico; la herramienta que esquematiza la información de la
práctica para la identificación, clasificación y tratamiento de los residuos
generados en cada etapa de la experimentación en el laboratorio.
-Cuestionario previo; para introducir al alumno al panorama que será realizado
en la práctica.
-Resultados; en este apartado el alumno anotará sus observaciones, imágenes
y datos obtenidos durante la realización de cada técnica.
-Bibliografía; para referenciar la información tomada como fuente.
-Hoja de informe; que será entregada al profesor, así como el cuestionario
previo, los resultados y la bibliografía, todo esto como reporte de la práctica de
laboratorio, de este modo se complementa el aprendizaje de lo teórico y lo
práctico. (Véase Apéndice A)
33
CAPÍTULO III
3. RESULTADOS
Los siguientes diagramas ecológicos representan en forma esquematizada de
cada una de las prácticas, a su vez incluye; las características de residuo, su
clasificación y el tratamiento. En la tabla final (presente en algunos casos)
aparecen las cantidades de residuo obtenidas en una práctica y considerando
que será aplicado para 6 equipos de laboratorio, se muestra la cantidad
esperada para 6 repeticiones del experimento.
34
Operaciones
preliminares:
disolución,
decantación,
filtración
y
evaporación.
5 g .de arena
5 g. de sal +
20 ml de
agua
destilada
1. Disolver mediante
agitación.
2. Decantar
la
solución,
realizar
los lavados de la
arena que sean
necesarios.
D1
A 5 gotas del
lavado
se
añaden 2 gotas
de HNO3 1N y 1
gota de AgNO3
0.1N.
Arena
5 gr.de sal + 20 ml
de agua destilada
Evaporar la solución
filtrada
en
una
cápsula de porcelana
previamente pesada.
Calentar
lentamente
la
solución decantada
manteniendo una
temperatura
cercana a los 45˚C.
3. Filtrar y recoger
en un vaso de
precipitado
Figura 3. Diagrama ecológico No.1 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Sólido (5.2 gramos de NaCl)
D1: al ser inocuo y en cantidades pequeñas puede desecharse a la basura.
Residuo Cantidad para 6
Operaciones preliminares
(g)
repeticiones (g)
sal
5,2
31,2
Tabla 1. Residuos obtenidos en la práctica operaciones preliminares.
(Fuente: elaboración propia)
35
Destilación
Montar
un
equipo
de
destilación y
colocar 5 ml
de vino en el
matraz.
1. Iniciar
calentamiento.
2. Anotar
temperatura a
que condensa la
gota.
el
Destilar hasta
obtener 1 ml.
D11
la
la
1ª
D21
Residuo de destilación
D11: El producto obtenido puede reutilizarse (Residuo inflamable)
D21: El residuo de la destilación se desecha al drenaje con abundante agua.
Figura 4. Diagrama ecológico No.2 (Fuente: elaboración propia)
En este caso no se presenta tabla final de residuos pues es inocuo y
reutilizable.
36
Métodos de separación y purificación de compuestos químicos.
Cristalización y recristalización.
En 25 ml de
agua destilada
disolver
una
tableta
de
aspirina
1. Añadir HCl
hasta pH de
1.
2. Calentar a
ebullición
Disolución
completa
aspirina.
de
3. Enfriar (Agua
helada)
Formación
de
cristales en la
solución
Filtración al vacío
Solución
Ác. Acetilsalicílico
puro
D1
Secado a 80° C por 5
minutos
Figura 5. Diagrama ecológico No.3 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Solución transparente, pH= 5, (obtención de cristales: 0.3951g) (Residuo
corrosivo y tóxico)
2. Cristales de ácido acetilsalicílico, blancos transparentes.
D1: Desechar la solución al drenaje con previa neutralización
Cantidad para
Métodos de separación y purificación de compuestos
Residuo 6 repeticiones
químicos. Cristalización y recristalización.
(g)
(g)
Obtención de cristales de ácido acetilsalicílico
0,3951
2,3706
Tabla 2. Residuos de la práctica cristalización y recristalización (Fuente:
elaboración propia)
37
Elemento, mezcla, compuesto.
Colocar en un
tubo HgO en
polvo
Hg
Calentar
mechero
introducir
astilla
en
D1
el
e
una
Remover de las
paredes
el
sólido obtenido
O2
SÓLIDO
En un mortero
mezclar polvo
de S y Fe
- FeS
- Fe
-S
a)
Colocar un poco de la
mezcla en un papel y acercar
un imán
b)
Realizar pruebas de
magnetismo
D2
D3
-SO2/SO3
GAS
Figura 6. Diagrama ecológico No.4 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Carbonizado
en las paredes del tubo y mercurio, gris brillante;
rendimiento de 63% (Residuo Tóxico)
2. Sustancia sólida de color negro en las paredes y el fondo del tubo.
(Residuo reactivo, Inflamable)
3. Sustancia sólida de color amarillo, rendimiento del 17% (Residuo
Salud:2, Inflamabilidad:1)
D1: Con un agitador raspar las paredes del tubo para recuperar el mercurio
para su posterior reúso.
D2: separar con un imán el Fe y reutilizar, disponer
el FeS como residuo
sólido.
D3: Lavar con abundante agua y desechar.
38
Cantidad para 6
Elemento, mezcla, compuesto
Residuo (g)
repeticiones (g)
Hg
0,0588
0,3528
FeS
0,1225
0,735
S recuperado
0,017
0,102
Tabla 3. Residuos de la práctica elemento, mezcla, compuesto (Fuente:
elaboración propia)
39
Ley de la conservación de la materia
16.5 ml de
HCl al 3%
1
g
de
NaHCO3
Ley de la conservación de la
materia
D1
16.5 ml de agua
destilada
Alka-setzer
D2
16.5 ml
de agua
destilada
16.5 ml de HCl al 3%
Alka-setzer
D3
Figura 7. Diagrama ecológico No.5 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Líquido transparente, pH= 1. (Residuo corrosivo)
2. Líquido transparente. (Residuo inocuo)
3. Solución heterogénea con formación de precipitado blanco y pH= 4.
(Residuo de ácido clorhídrico: reactivo)
D1, D2 y D3: Verificar el pH, dependiendo del resultado neutralizar y desechar
al drenaje.
Cantidad para 6
Ley de la conservación de la materia.
Residuo (ml)
repeticiones (ml)
Agua destilada y HCl (ml)
66
396
Tabla 4. Residuos de la práctica conservación de la materia (Fuente:
elaboración propia)
40
Relación masa-masa
10ml de
destilada
500mg
NaOH
agua
de
Pesar después de
agregar cada uno
de los reactivos
2
gotas
fenolftaleína
de
Añadir HCl gota a gota
Evaporar
D1
D1: El residuo es NaCl, desechar directamente al drenaje.
Figura 8. Diagrama ecológico No.6 (Fuente: elaboración propia)
Relación masa-masa
Residuo (g)
Cantidad para 6
repeticiones (g)
NaCl
0,35
2,1
Tabla 5. Residuos de la práctica relación masa-masa (Fuente: elaboración
propia)
41
Cálculo del rendimiento porcentual de una reacción química
0.1g Zn metálico
1. Monte
aparato
generador
gases.
0.5g
CuSO4
5H2O
40ml de agua
destilada
0.3g de Zn
granular
Reacciones:
un
de
Adicione 0.5ml de
HCl
al
tubo,
utilizando la jeringa.
Esperar a que la
reacción
sea
completa y medir el
volumen de H+
D1
Combinación
de Zn y Cu
1. Agitar
2. Dejar sedimentar el cobre.
3. Decantar y lavar el cobre
obtenido.
4. Dejar secar y pesar.
Solución de
lavado
D3
Figura 9. Diagrama ecológico No.7 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. El zinc cambia a un color más oscuro mientras se lleva a cabo la
reacción.
2. Se obtiene un residuo sólido de coloración negra, combinación de Cu y
Zn.
D1 y D3: La solución desechar neutra al drenaje.
D2: Guardar el sólido para su posterior reúso.
Residuo
Cantidad para 6
Cálculo del rendimiento porcentual de una reacción.
(g)
repeticiones (g)
Cu y Zn
0.2861
1.7166
Tabla 6. Residuos de la práctica rendimiento porcentual (Fuente:
elaboración propia)
42
D2
Nomenclatura química inorgánica
Obtención de un óxido metálico y un hidróxido
Obtención de un
óxido metálico
Cinta de Mg
2) Colocar las
cenizas en un
vaso
de
precipitados con
5 ml de agua
destilada
Obtención de un
hidróxido
3) Colocar una
tira de papel
pH
D1
Obtención de un óxido no metálico y un ácido
Agua
destilada
20 gotas de
naranja de
metilo.
4) Colocar en la cucharilla de
combustión 500mg de azufre
en polvo y calentar.
Aparición de vapores
(óxido no metálico)
5) Introducir inmediatamente
la cucharilla en el matraz.
Formación de un
ácido
D2
Figura 10. Diagrama ecológico No.8 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Mezcla heterogénea con precipitado negro de magnesio (Residuo
Inflamabilidad:1, Reactivo:2)
2. Solución homogénea de coloración naranja-amarilla (Residuo tóxico y
corrosivo)
D1: Realizar una filtración para separar el Mg y pesarlo.
Obtención de una sal
D2: Neutralizar la solución anterior con NaOH 1N.
Determinar la presencia de iones de S
Calentar hasta que el agua se evapore y obtener la sal.
43
Nomenclatura química inorgánica
Residuo (g)
Cantidad para 6 repeticiones (g)
Mg
0.0155
0.093
Sulfato de sodio
0.0451
0.2706
Tabla 7. Residuos de la práctica nomenclatura inorgánica (Fuente:
elaboración propia)
44
Estequiometria
D1
Pesar el tubo
de ensayo.
MnO2
KClO3
1) Calentar la mezcla
e introducir al tubo el
palillo de madera
con un punto de
ignición.
2) Esperar a que la
reacción
termine
Dejar enfriar y pesar.
Figura 11. Diagrama ecológico No.9 (Fuente: elaboración propia)
Estequiometria
Residuo (g)
Cantidad para 6
repeticiones (g)
KCl
0.2018
1.2108
Tabla 8. Residuos de la práctica estequiometria (Fuente: elaboración
propia)
45
Eliminación de impurezas en aguas residuales
50 ml de
agua residual
(Agua-jabónaceite
vegetal-tierra)
1. Colocar la muestra
del agua en un
embudo con un
trozo de manguera
de hule cerrada
con unas pinzas de
Mohr.
2. Dejarla
reposar
para separar fases.
Fase
(superior)
aceitosa
D1
Filtración:
Colocar en el vaso
de unicel capas de
arena
y
grava
prehumedecidas.
Verter en el vaso,
con cuidado la
muestra
decantada.
Fase
decantada
Filtrado
D3
Agua
destilada.
D4
Carbón
activado
Filtrado
3. Someter a
destilación con el
equipo necesario.
Adsorción:
Verter la mezcla de agua
filtrada en el matraz, que
tiene una cucharadita de
carbón activado y agitar
vigorosamente.
Colocar
el
papel
filtro
doblado en un embudo y
pasar la mezcla anterior.
Figura 12. Diagrama ecológico No.10 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Mezcla heterogénea de agua y aceite
2. Grava y arena
3. Pasta de carbón activado
D1: Al ser agua y aceite vegetal inmiscibles se separan.
46
Grava y
arena
D2
D2: El filtro de arena se enjuaga y puede ser reutilizada.
D3: El carbón activado se lava con una solución de NaHCO 3 al 10% y se
confina para incinerar, la solución se desecha al drenaje
D4: el agua tiene un pH de 5 por lo que se neutraliza añadiendo 0.5ml de
NaOH 1N para poder verter a la tarja.
Eliminación de impurezas en aguas
residuales
Residuo
Cantidad para 6
repeticiones
Destilado (ml)
20
120
Carbón activado (g)
3.4493
20.6958
Tabla 9. Residuos de la práctica eliminación de impurezas (Fuente:
elaboración propia)
47
Solubilidad, polaridad y su relación con el enlace químico.
Disolvente
I2(s)
S(s)
Kl(s)
CuSO45H2O(s)
(0.5ml)
Soluto (0.1g)
CCl4
D3
1
CS2
D3
D3
D3
D3
D3
D3
3
D3
D3
D3
D3
D3
D3
Éter
Agua
1ml tetracloruro
2
de carbono
1ml
agua
destilada
1ml de éter
2
D1
Formación trifásica
Tubo 1
Yodo + tetracloruro de
carbono
Tubo 2
Sulfato de cobre + Agua
Tubo 3
Yodo + éter
D2
Figura 13. Diagrama ecológico No.11 (Fuente: elaboración propia)
En este caso para la esquematización del diagrama ecológico se realizó una
tabla pues la cantidad de reactivos involucrados es mejor apreciada de tal
modo.
D1 y D2: Con una pipeta Pasteur separar cada una de las fases. Colocar los
residuos que contengan disolventes orgánicos en un recipiente previamente
etiquetado para su posterior tratamiento.
48
D3: Realizar una filtración para separar los solutos de cada disolvente. Los
residuos de sales orgánicas en agua, desecharlos directamente en la tarja,
arrastrando con abundante agua.
Solubilidad,
polaridad
y su relación con el
enlace químico.
Residuo (g)
Cantidad para 6
repeticiones (g)
CS2+CuSO4
0,039
0,234
CS2+I
0,0513
0,3078
CS2+S
0,0661
0,3966
CS2+KI
0,0848
0,5088
éter+I
0,0343
0,2058
éter+S
0,0739
0,4434
éter+KI
0,0856
0,5136
éter+CuSO4
0,0789
0,4734
agua+I
0,0243
0,1458
agua+S
0,0638
0,3828
CCl4+S
0,0872
0,5232
CCl4+CuSO4
0,1017
0,6102
Tabla 10. Residuos de la práctica de solubilidad (Fuente: elaboración
propia)
49
Principio de Le Chatelier
Gotas de
FeCl3
y
AgNO3
KSCN
FeCl3
Distribuir
en 3 tubos
con 0.5ml
en
cada
uno.
5ml de NaOH
Gotas
FeCl3
Gotas
AgNO3
D1
de
D2
D3
de
Trocitos
de
alambre
de Cu
1ml de HNO3
concentrado
Formación de
NO2
D4
Figura 14. Diagrama ecológico No.12 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Precipitados (Residuo tóxico agudo)
2. Formación de un “gel” en tono azulado
D1, D2, D3 confinar al recipiente adecuado.
D4: succionar 5 ml de NaOH 1M en la jeringa que contiene el NO 2 para
eliminarlo.
50
Efecto de la concentración y temperatura sobre la velocidad de reacción.
50
ml
de
Na2S2O3 0.3M
Cruz entintada
en una hoja
blanca.
Añadir 6ml de HCl y
cronometrar.
Agitar hasta que la
marca desaparezca.
Repetir el experimento
bajo las condiciones de
temperatura
y
concentraciones
indicadas.
5ml
de
Na2S2O3
0.3M
45ml
de
agua Añadir 6ml de HCl y
cronometrar.
destilada
Agitar hasta que la marca
D1
Repetir el experimento
bajo las condiciones
indicadas.
D1
desaparezca.
Tomar las temperaturas.
Figura 14. Diagrama ecológico No.13 (Fuente: elaboración propia)
Características del residuo:
1. Solución turbia de tonalidad amarilla, en algunos de los vasos se aprecia
una precipitación blanca.
D1: Colectar todas las muestras en un solo vaso de precipitados, filtrar y
desechar a la basura. La solución restante se neutraliza y puede verterse al
drenaje.
Efecto de la concentración y
Residuo (ml)
temperatura sobre la velocidad de
Cantidad para 6
Recuperado
repeticiones (ml)
reacción
Tiosulfato de sodio
210
1260
Agua destilada
540
3240
HCl
90
540
TOTAL
840 ml
5040 ml
S=
1,8362 g
S=
11,0172 g
Tabla 11. Residuos de la práctica efecto de la concentración y
temperatura (Fuente: elaboración propia)
51
CAPÍTULO IV
4. CONCLUSIONES
A partir de la propuesta e implementación de los diagramas ecológicos en las
prácticas de laboratorio se demuestra que los residuos producidos en los
laboratorios de química, pueden tratarse previamente antes de su disposición
final; con la intención de minimizarlos (incluso desde el origen) y evitar que se
almacenen o viertan al drenaje sin consideración alguna.
Con un análisis de las legislaciones vigentes para residuos peligrosos en
nuestro país, se determinó la clasificación de los residuos de acuerdo a sus
características
de
corrosividad,
reactividad,
explosividad,
toxicidad,
e
inflamabilidad, principalmente.
Se neutralizaron los ácidos y soluciones básicas, al momento de su generación
para minimizar y dar un previo tratamiento a los residuos, aquellos que no lo
tienen, se depositan en el recipiente correspondiente, ubicado en el laboratorio.
Al influir en la concientización de los estudiantes para que su comportamiento
genere nuevas formas de relación con el ambiente y su cuidado, desde el
laboratorio y las aulas, contribuye a que la formación de los profesionales sea
con base en una conducta de respeto y preservación del ambiente.
52
Apéndice A
A continuación se presenta el manual de prácticas de laboratorio.
PRÁCTICA 1
Equipo de laboratorio y medidas de seguridad
OBJETIVOS
El alumno revisará las reglas básicas de seguridad e higiene que se deben
aplicar en un Laboratorio de Química.
Identificará el uso y las precauciones que hay que considerar al manipular el
material y equipo que se empleará durante el curso.
Identificará algunas de las sustancias química, sus usos y precauciones.
FUNDAMENTO
El laboratorio de química es uno de los ambientes más seguros en una
facilidad académica o industrial, por ello es necesario ser cuidadoso en la
manipulación, almacenamiento y disposición de los químicos.
Es importante utilizar el equipo de seguridad de laboratorio; bata de algodón,
lentes de protección, guantes, zapatos cerrados, así como detectar los
extintores y las campanas de extracción, salidas de emergencia, duchas de
seguridad.
Evita probar, oler o tocar alguna solución química ya que las respuestas de
sensibilidad a los productos químicos no se pueden anticipar.
Procura conocer la correcta manipulación de productos químicos, ubicación,
avisos de seguridad, MSDS, normas NFPA.
En cuanto al material de laboratorio, debe ser tratado con cuidado,
especialmente al ser de vidrio, no lo utilices si está dañado o en malas
condiciones, y el conocimiento del funcionamiento de los equipos es
indispensable antes de utilizarlos.
REACTIVOS
- Bicarbonato de sodio.
- Bromuro de potasio.
- Fenolftaleína.
- Ácido clorhídrico.
53
- Sulfato de cobre.
MATERIALES
Figura 15. Materiales de laboratorio (Fuente: Manual de química general,
UNAM)
1. Pinzas para bureta.
6. Papel indicador.
2. Anillo metálico.
7. Pinza para tubo de ensayo.
3. Soporte con varilla metálica.
8. Escobillones.
4. Tela de alambre con asbesto.
9. Manguera de hule.
5. Papel filtro.
10. Pinza de Mohr.
54
11. Mechero de Bunsen
23. Pipeta de Pasteur
12. Tapones de hule.
24. Termómetro.
13. Embudo de Büchner.
25. Varilla de vidrio.
14. Mortero con pistilo.
26. Matraz de fondo plano.
15. Cápsula de porcelana.
27. Matraz de Erlenmeyer.
16. Vidrio de reloj.
28. Matraz de filtración.
17. Gotero.
29. Vaso de precipitados.
18. Tubos de ensayo.
30. Probetas.
19. Embudo de vidrio.
31. Frasco con tapón.
20. Bureta.
32. Piseta.
21. Pipeta graduada.
33. Matraz volumétrico.
22. Pipeta volumétrica.
34. Aparato de Fisher-Johns
TÉCNICA
El profesor dará lectura ante el grupo del reglamento interno de higiene y
seguridad para el Laboratorio de Química y se discutirán con los alumnos los
puntos más importantes del mismo. Previamente se investigará al respecto
El profesor mostrará a los alumnos cada uno de los materiales y equipos más
comunes, existentes en el laboratorio, e indicará el procedimiento correcto para
su uso.
El profesor expondrá a los alumnos algunos de los reactivos que se tienen en
el laboratorio, indicará cuáles son sus características y los cuidados que deben
tenerse durante su manipulación, así como la información que debe contener
cada etiqueta.
Con base en lo aprendido en la clase, se indicará qué material podría
emplearse para:
- Medir volúmenes
- Determinar densidades
- Realizar reacciones químicas
55
Se hará una inspección del laboratorio y considerará si las instalaciones son las
adecuadas para trabajar con seguridad.
CUESTIONARIO PREVIO
EQUIPO DE LABORATORIO Y MEDIDAS DE SEGURIDAD
1. Cita algunos de los accidentes que pueden presentarse en el laboratorio
de química y mencione cómo evitarlos.
2. Investiga las propiedades de las sustancias químicas siguientes: ácido
sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido acético, hidróxido de sodio, hexano,
etanol y acetona.
3. Cita al menos cinco sustancias químicas de uso común en la vida diaria.
4. Investigue cuántas clases de fuego existen y qué tipo de extintores se
emplean en cada caso.
5. ¿Cuál es la información mínima que debe contener la etiqueta de un
reactivo químico?
6. Dibuja los pictogramas alusivos a las características siguientes que
puede tener un reactivo químico:
a) Explosivo
b) Oxidante o comburente
c) Inflamable
d) Tóxico
e) Irritante
f) Corrosivo
g) Peligroso para el medio ambiente.
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. Menciona las principales medidas de seguridad al trabajar en un
laboratorio de química.
2. ¿Cómo se encuentran distribuidos los materiales en el laboratorio?
3. ¿Cuáles son los auxiliares que están presentes en caso de algún
accidente?
56
4. ¿Por qué es recomendable preparar cada experimento?
5. ¿Qué crees necesario para obtener un conocimiento profundo de la
química a través del tiempo en el laboratorio?
6. ¿Qué precauciones se toman con el material de vidrio y cristalería?
7. Menciona ejemplos de algunos tipos de instrumentos (metálicos,
volumétricos, no volumétricos)
8. Da algunas recomendaciones para un buen trabajo en el laboratorio.
57
PRÁCTICA 2
Operaciones
preliminares:
disolución,
decantación,
filtración
y
evaporación
OBJETIVOS
El alumno se familiarizará con las sustancias y desarrollará habilidades sobre
las operaciones preliminares de química.
FUNDAMENTO
La química tiene como objeto de estudio a las sustancias y las mezclas; las
sustancias puras se caracterizan porque tienen composición fija, no pueden
separarse por métodos físicos en otras más simples y durante un cambio de
estado de temperatura, fusión o ebullición, presión se mantiene constante. Una
mezcla es la unión física de 2 o más sustancias puras, por lo tanto, tienen
composición variable y sus componentes pueden separarse. Estas mezclas,
pueden clasificarse en heterogéneas u homogéneas, según las fases con que
cuenten.
Los métodos de separación de mezclas son necesarios para encontrar
sustancias puras, se pueden elegir de acuerdo a las propiedades físicas del
componente de formas simples o complejas, entre ellos están:
-Evaporación: separa una mezcla líquida, siempre y cuando uno de los
componentes no sea volátil.
-Decantación: separa componentes líquido y sólido con base en su diferencia
de estado de agregación y densidad. Se vierte el líquido hasta que el
sedimento del sólido queda prácticamente en el fondo del recipiente.
-Filtración: separa los componentes, uno sólido y otro líquido con base en su
diferencia de estado de agregación. Se vierte la mezcla en un papel filtro que
sólo puede ser atravesado por el líquido.
Además de los métodos mencionados existen otros como; centrifugación,
destilación, cristalización y cromatografía.
REACCIONES
NaCl(s) + H2O(ac)  HCl(ac) + NaOH(ac)
AgNO3(ac) + HCl (ac)  AgCl(s) + HNO3(ac)
58
MATERIALES
-Anillo metálico
-4 vasos de precipitados de 250ml
-Soporte universal
-6 tubos de ensaye
-Papel filtro
-3 pipetas graduadas
-Agitador
-Balanza granataria
REACTIVOS
-Mechero de bunsen.
-Arena.
-Tripié
-Sal común.
-Tela de alambre de asbesto
-Agua destilada
-Embudo de vidrio
-Ácido nítrico (HNO3) 1N.
-Cápsula de porcelana
-Nitrato de plata (AgNO3) 0.1N
TÉCNICA
Preparación de la mezcla y disolución.
Pesa en un vaso de precipitado de 250 ml, 5 gr de arena común (en balanza
granataria) y por separado se pesan 5 gr. de sal común en otro vaso de
precipitado, añadiendo luego 20 ml de agua destilada. Disuelve la sal mediante
agitación.
Una vez disuelta, agrégala al vaso que contiene la arena. Añade un poco de
agua al vaso pequeño, agita y agrégala nuevamente al vaso que contiene la
mezcla.
Decantación.
Remueve la mezcla ayudándose con el agitador, observa la naturaleza y
condiciones de la mezcla y procede a decantar la solución, vertiéndola con
cuidado en otro vaso de precipitado de 250ml. Una vez realizada la separación
añada pequeñas porciones de agua destilada a la arena contenida en el vaso y
remueva continuamente los contenidos. Decante de nuevo, recogiendo la
solución en el vaso correspondiente. Realiza otra vez la operación de lavado
utilizando otra porción de agua y remover.
Pon en un tubo de ensayo unas cuantas gotas del agua de lavado, añadir 2
gotas de ácido nítrico 1N y una gota de solución de nitrato de plata 0.1N. Si
aparece un precipitado blanco realiza los lavados necesarios y decanta los
restos de la solución juntándolos con la solución inicial. La operación de lavado
termina cuando la prueba con solución de nitrato de plata, muestre resultado
negativo. Observe la naturaleza de la solución obtenida.
Filtración.
59
Calienta lentamente la solución decantada anteriormente (que contiene
impurezas) a una temperatura cercana a los 45˚C, procurando agitarla a
intervalos regulares.
Coloca un papel filtro en un embudo y, sujetándolo con un dedo, se moja con
un chorro de agua destilada. El ángulo del cono debe ser de 60˚C, ajustándose
bien a las paredes del embudo cónico.
Coloca el embudo con el filtro preparado en un anillo metálico sujeto al soporte.
Agita la solución decantada en el vaso de precipitado utilizando un agitador y
vierte con cuidado el contenido en el embudo, de igual forma recoger el filtrado
en un vaso de precipitado.
Con una pipeta que contenga agua destilada, lava cuidadosamente el vaso del
precipitado que contenga la solución anterior. Una vez terminada la filtración,
lava varias veces el residuo que se encuentra en el papel filtro con auxilio de
una piseta.
Evaporación
Calienta la solución filtrada recogida en el vaso de precipitado y continua el
calentamiento a ebullición hasta que el volumen de la solución se haya
reducido hasta 30-40ml.
Pesa una cápsula de porcelana y añade la solución caliente. Continuar con la
evaporación mediante calentamiento suave para evitar la ebullición de la
solución. Detén el calentamiento hasta que se evapore toda el agua. Deja
enfriar la cápsula y su contenido. Pesa y anota el dato en la hoja de informe.
Calcula el rendimiento de la sal recuperada.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué características deben tener los componentes de una mezcla para
que se puedan separar por filtración, decantación, evaporación?
2. ¿En qué orden aplicarías cada uno de los métodos de separación de
mezclas?
3. Describe brevemente cada concepto;
a) Disolución
b) Decantación
c) Filtración
d) Evaporación
RESULTADOS
60
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. Cálculo de la sal recuperada.
a. Peso de la cápsula vacía m1:
b. Peso de la cápsula + contenido (salino) m2:
c. Peso de la sal:
d. Rendimiento:
2. Explica los siguientes términos
a. Mezcla:
b. Disolución:
c. Decantación:
d. Filtración:
e. Evaporación:
3. Explica por qué en esta práctica se optó primero por utilizar la
decantación y después la filtración, y no en caso inverso.
4. ¿Por qué se prefiere realizar la filtración en caliente?
5. ¿Qué reuso se le puede dar a la sal obtenida en los residuos?
61
PRÁCTICA 3
Destilación
OBJETIVOS
El alumno utilizará el método de destilación para separar sustancias de una
mezcla líquida.
Comparar las características del estado líquido y gaseoso.
FUNDAMENTO
La destilación consiste en separar las sustancias que se encuentran en una
mezcla líquida. El soluto puede ser sólido, líquido o gas, y el solvente es un
líquido. Consiste en evaporar una sustancia y luego condensarla; la primera
sustancia que se separa de la mezcla en forma de gas, es aquella que tiene el
punto de ebullición más bajo, luego se recupera condensándola para obtenerla
en forma líquida. El líquido a destilar se denomina destilando, el líquido que
queda después de ser destilado es un residuo y el líquido que se recoge es el
destilado.
Existen distintos tipos de destilación, que se aplican dependiendo de las
características de las sustancias que se requieren separar de la mezcla; entre
ellos están, destilación simple, fraccionada (cuando hay varias sustancias
volátiles). Como regla general, para que una mezcla pueda separarse por
destilación simple, debe tener una diferencia entre sus puntos de ebullición que
sea mínimo de 10ºC entre los componentes.
Figura 16. Montaje para destilación sencilla (Fuente: Elaboración propia)
62
MATERIALES
- 1 columna refrigerante
- 1 matraz balón de fondo plano
-
- 1 conexión de tipo "y" esmerilada
mangueras látex
-1
- 1 probeta de 10 ml
adaptador
para
termómetro
1
equipo
de
(tapón de hule horadado)
- 1 pipeta de 5 ml
- 2 soportes universales
- 1 perilla de hule
- 2 pinzas de 3 dedos
- 1 parrilla eléctrica
- 1 tina de baño María
REACTIVOS
- 1 termómetro
- 5 ml de vino
recirculación
y
TÉCNICA
Coloca en el matraz balón 5 ml de vino tinto
Arma el aparato que se indica en la figura 16
Llena de agua fría el refrigerante
Calienta suavemente el matraz balón
Cuando empiece a ebullición suave, observe atentamente el líquido que
empieza a condensarse, en el refrigerante y anote la temperatura.
Descarta las primeras 5 gotas de destilado
Siga destilando hasta obtener aproximadamente 1 ml de destilado
Apaga la parrilla y desatornille cuidadosamente el tapón que sostiene al
termómetro
Anota sus observaciones.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué bebidas alcohólicas se fabrican mediante destilación?
2. ¿Cuál es la característica previa que se debe conocer para
poder
realizar una separación por destilación?
3. Describe brevemente el proceso de la destilación
4. ¿De qué depende el grado de separación producido por una destilación?
5. ¿Cuáles son los principales cuatro métodos de destilación?
6. ¿Cómo seleccionar el método más adecuado?
7. Menciona algunos ejemplos en la industria donde se utiliza la
destilación.
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
63
HOJA DE INFORME
1. Menciona 10 métodos de separación de mezclas:
2. ¿En qué consiste el método (proceso) de destilación?
3. ¿Qué olor y color tenía el destilado?
4. ¿Qué color y olor tenía la solución que quedó en el matraz?
5. La destilación ¿es un cambio físico o químico?
6. Anota 3 ejemplos de mezclas que separarías por destilación:
7. ¿Por qué se dice que el proceso de destilación simple es un proceso de
baja eficiencia?
8. ¿Qué contienen los residuos de la destilación?
64
PRÁCTICA 4
Métodos de separación y purificación de compuestos químicos.
Cristalización y recristalización.
OBJETIVOS
El alumno aplicará los métodos de cristalización y recristalización de
compuestos químicos en la separación y purificación de ácido acetilsalicílico de
una tableta de aspirina.
Determinará la eficacia y eficiencia del proceso para la separación y
purificación del ácido acetilsalicílico.
FUNDAMENTO
Uno de los métodos empleados para separar compuestos químicos sólidos de
una disolución es la cristalización. Esta técnica se fundamenta en las
diferencias de solubilidad de los compuestos sólidos en un disolvente líquido.
La cristalización se utiliza en gran escala en diversos procesos industriales. Un
ejemplo es la cristalización de la sacarosa (azúcar de mesa) a partir del jugo de
caña o la cristalización del cloruro de sodio (sal común) a partir del agua de
mar.
Mediante este proceso se separa de la mezcla el compuesto químico sólido de
interés.
Para obtener una mayor purificación del compuesto químico cristalizado se
emplea el proceso de recristalización, aquí, la sustancia sólida cristalizada se
disuelve por completo en el mínimo volumen de disolvente caliente; como esta
disolución caliente contiene más soluto que el que puede haber en la disolución
saturada, se denomina disolución sobresaturada; posteriormente se deja enfriar
lentamente, así, la solubilidad disminuye, provocando que la concentración
exceda el límite de solubilidad y que el soluto se separe de la disolución
formando cristales.
La solubilidad se define como la cantidad máxima de soluto que puede
disolverse en determinado volumen de disolvente a una temperatura
específica.
Durante la recristalización se forma un retículo cristalino que deja fuera a
moléculas de tamaño o formas diferentes; de este modo, las impurezas
permanecen en la disolución y el compuesto químico recristalizado es puro.
65
Cabe mencionar que una tableta de aspirina tiene como ingrediente activo el
ácido acetilsalicílico cuyas propiedades son analgésicas, sin embargo, los
medicamentos también contienen otro tipo de ingredientes que no contienen
propiedades terapéuticas y que se incluyen en la fórmula del producto para
darle determinadas características (sabor, consistencia, entre otros) es por ello
que la fórmula del medicamento, sin especificar cada uno de ellos, hace
referencia a estos ingredientes con los términos de excipiente. Para este caso
se considera que el contenido de la tableta de Aspirina es de 500mg de
compuesto activo y un excipiente.
MATERIALES
-1 probeta graduada de 25 ml
-1 espátula
-1 probeta graduada de 10 ml
-1 charolita de aluminio
-4 vasos de precipitados de 50 ml
-1 pinzas para crisol
-1 agitador de vidrio
-1 aparato de Fisher-Johns
-1 parrilla de calentamiento
-2 cubreobjetos para determinar el
-1 piseta
punto de fusión
-1 embudo de vidrio
-1 baño de hielo
-1 anillo de hierro para el embudo
-Papel filtro
de vidrio
-Papel pH
-1 vidrio de reloj
-Piedras de ebullición
-1 baño María
-Balanza
-1 embudo Büchner (de 5 cm de
REACTIVOS
diámetro)
-2 Tabletas de 500 mg de Aspirina
-1 matraz kitasato de 125 ml
efervescente
-1 manguera gruesa para vacío
-Ácido clorhídrico concentrado
-1 pinza de 3 dedos
-Agua destilada
TÉCNICA
Mide con la probeta 25 ml de agua destilada en un vaso de precipitados.
Lee la información proporcionada en la caja del medicamento y anota los
resultados y la fórmula de la tableta de Aspirina.
Pesa la tableta y disuélvela en el vaso de precipitados, agitando la mezcla.
Acidifica la disolución añadiendo, gota a gota HCl concentrado, hasta un pH de
1. Evita el contacto con la piel. Agita la mezcla, agita la mezcla constantemente
para no excederte de ácido. Con esto se cristaliza el ácido acetilsalicílico.
66
Agrega 3 piedras de ebullición y calienta la mezcla suavemente en la parrilla
eléctrica (con precaución) hasta que se disuelvan completamente los cristales
de ácido acetilsalicílico. Evita el calentamiento excesivo y procura que la pared
del vaso se encuentre limpia en todo momento, de no ser así, añade agua
destilada caliente.
Cuando no haya impurezas insolubles, retira el vaso y tápalo con un vidrio de
reloj y déjalo enfriar a temperatura ambiente, sin moverlo.
La disolución al enfriarse recristaliza el ácido acetilsalicílico, para que termine
este proceso se deja en un baño con hielo por unos minutos.
Corta y pesa un círculo de papel filtro del diámetro necesario para cubrir todos
los orificios del embudo de Büchner, sin que se doble en la pared; humedécelo
con agua destilada para mejor adherencia, luego adapta el matraz Kitasato al
embudo para comenzar con el filtrado al vacío de los cristales.
Utiliza una manguera gruesa para conectar el matraz y hacer vacío, abrir
lentamente la llave del mismo y verter la mezcla, para transferir todos los
cristales se puede usar una espátula, con la intención de recuperar todos los
cristales.
Luego cerrar la llave de vacío y lavar los cristales añadiendo 10 ml de agua
destilada fría, abrir de nuevo la llave de vacío y dejarla así unos minutos.
Para secar los cristales se transfiere el papel filtro a una charolita de aluminio
para secarlos por 5 minutos en la estufa a 80º, luego hay que dejar enfriar y
pesar el papel.
Con el aparato de Fisher-Johns se determina el punto de fusión del ácido
acetilsalicílico recristalizado, comparándolo con el reportado en la literatura se
observa la eficacia del proceso.
Calcula el porcentaje recuperado (rendimiento).
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Cómo piensas que se purifica la sal común o el azúcar?
2. ¿Crees que exista alguna
diferencia entre la cristalización y
recristalización?
3. ¿Cuáles son las etapas del método de recristalización?
4. ¿Cómo se presenta la concentración de la disolución para poder
recristalizarla?
67
5. Al realizar la disolución; ¿Cómo debe ser el compuesto sólido que se va
a recristalizar?
6. ¿En qué consiste la filtración por gravedad?
7. ¿Cómo se realiza el filtrado al vacío?
8. ¿Cuáles son las opciones para facilitar el secado de los cristales?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. Fórmula de la tableta de Aspirina®:
2. Peso de la tableta de la Aspirina®:
3. Peso del papel filtro:
4. Peso de la cápsula:
5. Peso del papel filtro, la cápsula y los cristales de ácido acetilsalicílico:
6. Peso del ácido acetilsalicílico recristalizado:
7. Aspecto de los cristales
8. Punto de fusión del ácido acetilsalicílico:
9. Cálculo del porcentaje recuperado del ácido acetilsalicílico:
10. La tableta de Aspirina ¿es una mezcla o un compuesto puro? ¿Por qué?
11. ¿Cómo fue la eficacia y eficiencia del método empleado para la
separación y purificación del ácido acetilsalicílico de la tableta de
Aspirina®?
12. ¿Qué características deben tener los componentes de una mezcla para
que a través de un proceso de cristalización sea posible separarlos?
13. ¿Por qué deben neutralizarse los residuos antes de verterlos al drenaje?
68
PRÁCTICA 5
Elemento, compuesto, mezcla
OBJETIVO
El alumno diferenciará lo que es un compuesto, una mezcla y un elemento,
estudiando algunas de sus propiedades.
FUNDAMENTO
Lavoisier
definió
un
elemento
como
una
sustancia
que
no
puede
descomponerse por medio de alguna reacción química en sustancias más
sencillas.
Un compuesto es una sustancia conformada por dos o más elementos
combinados químicamente en proporciones de masa definidas.
Una mezcla es un material que puede separarse por medios físicos en dos o
más sustancias. A diferencia de un compuesto, una mezcla tiene composición
variable. Pueden clasificarse en heterogénea; que consiste en partes
físicamente distintas y cada una con propiedades diferentes y mezclas
homogéneas (también conocidas como disolución) cuando es uniforme en sus
propiedades en todas las muestras dadas.
REACCIONES
2HgO  2Hg + O2
Fe (s) + S  FeS
S (s) + O2  SO2 (g) + O2 SO3
-2 astillas de madera (tomadas de
MATERIALES
un abatelenguas dividido a la mitad)
-Lentes de seguridad
-1 agitador de vidrio
-1 soporte con anillo y rejilla de
-1 pinzas de 3 dedos
asbesto
-1 imán
-1 mechero de Bunsen
-1 pinzas de crisol
REACTIVOS:
-1 mortero con pistilo
-100 mg de óxido de mercurio II
-1 vidrio de reloj
-100 mg de azufre en polvo
-2 tubos de ensaye
-100 mg de hierro en polvo
69
TÉCNICA
Elemento y compuesto
Coloca 100 mg de óxido de mercurio (HgO) en un tubo de ensaye y con ayuda
de las pinzas acércalo a la flama del mechero. (Se debe tener cuidado que la
boca del tubo no apunte directamente a tus compañeros ya que al calentar a la
flama directa la boca del tubo puede proyectar el contenido)
Al momento de observar el comienzo de la reacción, introduce al tubo una
astilla de madera con punto de ignición. Explica lo que sucede.
Calienta hasta que la reacción se lleve a cabo por completo.
Espera a que el tubo se enfríe y luego raspa las paredes del mismo con el
agitador.
Mezcla y compuesto:
Mezcla homogéneamente 100 mg de azufre en polvo y 100 mg de hierro en
polvo en un mortero. Describe las características.
Luego separa un poco de la mezcla en una charolita de papel y acerca un
imán. Escribe tus observaciones.
Regresa lo más que se posible de la mezcla al tubo de ensaye y con las pinzas
para tubo de ensaye calienta sobre la flama del mechero. Describe todo lo
observado en los cambios de la reacción, compara con las características
iniciales y registra.
Mantén el calentamiento hasta que se inicie la incandescencia de la mezcla y
deje de observarse desprendimiento de humo.
Coloca la mezcla obtenida en un mortero y pulveriza, aproxima un imán y
observa.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué es un elemento?
2. ¿Cuántos son los elementos existentes? ¿Cuántos existen en la Tierra?
¿Cuántos han sido creados por los científicos?
3. ¿Cómo se clasifica la materia?
4. ¿Qué es un compuesto?
5. ¿Qué es una mezcla?
6. ¿Cuáles son las diferencias que hay entre mezcla y sustancia?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
70
HOJA DE INFORME
1. ¿Qué pasó al introducir la astilla al tubo de ensaye?
2. ¿Cuáles son las características de la mezcla resultante al calentar el
HgO (II)?
3. Describe las características de los reactivos y la mezcla obtenida.
4. ¿Qué ocurrió cuando se acerca el imán a la mezcla de azufre e hierro?
Y ¿cómo cambia la apariencia antes y después del calentamiento?
5. Describe las características del líquido formado en las paredes del tubo
de ensaye al calentar HgO (II), identifica y escribe qué es.
6. El punto de ignición se incrementa al introducir la astilla en el tubo, esto
ocurre por la presencia de un elemento obtenido por la descomposición
de HgO (II) Anota el nombre.
7. ¿Qué ocurre al calentar el HgO (II)? Investiga y completa la reacción
química y los elementos obtenidos.
8. ¿Por qué se presenta el comportamiento en la mezcla de hierro y azufre
al acercar el imán?
9. Investiga y escribe la reacción química así como el nombre del
compuesto formado al calentar la mezcla de hierro y azufre.
71
PRÁCTICA 6
Ley de la conservación de la materia
OBJETIVO
El alumno comprobará en forma experimental la ley de la conservación de la
materia.
FUNDAMENTO
A finales del siglo XVII y durante la mayor parte del siglo XVIII, la combustión y
las reacciones asociadas con ella se explicaban en términos de la teoría del
flogisto. Dicha teoría fue totalmente rechazada por el químico francés Joseph
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794).
Los trabajos de Lavoisier se caracterizan por su modalidad sistemáticamente
cuantitativa: hizo un uso constante de la balanza. El método cuantitativo
supone, necesariamente, la validez de la ley de la indestructibilidad de la
materia. Lavoisier enunció esta ley en forma específica de la forma siguiente:
“…porque nada se crea en los procesos, sean estos naturales o artificiales, y
puede tomarse como un axioma que en todo proceso existe igual cantidad de
materia antes y después del mismo, permaneciendo constantes la cantidad y la
naturaleza de los principios que intervienen, siendo todo lo que sucede, sólo
cambios y modificaciones. Toda la técnica de las experiencias de química se
dunda en este principio: debemos tener siempre un balance o igualdad exacta
entre los principios que constituyen el cuerpo en examen y los que forman los
productos del análisis mismo”.
REACCIONES
HCl(l) + NaHCO3(s)  NaCl(s) + CO2(g) + H2O(l)
HCl(l) + NaHCO3(s) + H2O(l)  2CO2(g) + NaCl(s) + NaOH(l) + 2H2O(l)
72
MATERIALES
Etiquetas
1 balanza semianalítica
Parrilla eléctrica
3 matraces de Erlenmeyer de 250
REACTIVOS
(ml)
Bicarbonato de sodio (NaHCO3)
3 globos grandes
Ácido clorhídrico al 3.7%
1 probeta de vidrio de 100 (ml)
Agua destilada
1 vaso de precipitados de 30 (ml)
Tabletas de Alka- Seltzer
1 vaso de precipitaos de 250 (ml)
Grenetina o polvo comercial para
1 mortero con pistilo
gelatina.
1 espátula con mando de madera
TÉCNICA
Coloca en el matraz de Erlenmeyer (etiquetado como matraz 1) 20 ml de HCl al
3.7% empleando la probeta.
En un vaso de precipitados pese 1g de NaHCO 3 y posteriormente, con mucho
cuidado, vierta el bicarbonato en el interior del globo, cuidando que no quede en el
vaso o se derrame.
Ajusta el globo a la boca del matraz teniendo mucho cuidado de que no caiga
dentro del matraz NaHCO3. Coloca el sistema en la balanza y pésalo (como se
muestra en la siguiente figura) El valor obtenido será m1:
Figura 17. Ley de la conservación de la materia (Fuente: Manual de química
general, UNAM)
73
Sin retirar el sistema de la balanza, permita que caiga el NaHCO 3 en el matraz.
Una vez terminada la reacción (cuando ya no se observe desprendimiento de
gases), pesa nuevamente el sistema. El valor obtenido será m2.
Para verificar que se cumple la ley de la conservación de la masa, compara los
valores de m1 y m2.
Coloca en el matraz de Erlenmeyer (matraz 2) 20 ml de agua destilada empleando
la probeta.
En el mortero coloca la tableta de Alka-Seltzer y tritúrala con ayuda del pistilo;
posteriormente, con mucho cuidado vierta el Alka-Seltzer en el interior del globo,
cuidando que no quede en el mortero o se derrame.
Ajusta el globo a la boca del matraz teniendo cuidado de que no caiga Alka-Seltzer
dentro del matraz. Coloca el sistema en la balanza y péselo. El valor obtenido será
m1.
Sin retirar el sistema de la balanza, permita que caiga el Alka-Seltzer en el matraz.
Una vez terminada la reacción (cuando ya no se observe el desprendimiento de
gases), pese nuevamente el sistema. El valor obtenido será m2.
Para verificar que se cumple la ley de la conservación de la masa, compare los
valores de m1 y m2.
Coloque en el matraz de Erlenmeyer (matraz 3) 20 ml de agua destilada y 20 ml
de HCl a 3.7% empleando la probeta.
Repita los pasos de triturar y colocar la tableta en el globo, ajustarlo a la boca del
matraz y pesarlo (m1) Deje que caiga el contenido y posteriormente pese.
Con los datos obtenidos complete la siguiente tabla:
Conten Globo
Masa
Masa
¿Cumple
la
ido
1
2
Ley
la
de
Reacciones
conservación
de
la
materia?
Matraz 20
1
ml 1g
de
de HCl NaHCO3
al
3.7%
74
Matraz 20
2
de H2O Alka-Seltzer
Matraz 20
3
ml 1 tableta de
ml 1 tableta de
de H2O Alka-Seltzer
y 20 ml
de HCl
al
3.7%
Tabla 12. Ley de la conservación de la materia (Fuente: elaboración propia)
En una balanza semianalítica pesa un vaso de precipitados de 250 ml y adiciónale
150g de agua potable embotellada. El valor obtenido será m1.
En un vaso de precipitados de 100 ml, pesa cuidadosamente 13g de grenetina (o
gelatina comercial de sabor); tal que 13g = m2.
Calienta los 150g de agua con ayuda de una parrilla hasta aproximadamente
70°C. (No permita que hierva el agua, ya que eso causaría pérdida de la materia)
Una vez que se tenga el agua caliente, adiciona los 13g de grenetina y agita
manualmente con ayuda de una franela hasta que ya no se observen grumos. No
se emplea un agitador ya que causaría pérdida de la materia.
Cuando ya no se tengan grumos, retire la mezcla del calentamiento y deja enfriar
hasta que se pueda tocar el exterior del vaso sin ayuda de la franela. Entonces
coloque el vaso en un baño con agua helada hasta que se forme el gel
completamente.
Seque el exterior del vaso y pese. El valor obtenido será m 3.
Verifique el cumplimiento de la ley de la conservación de la materia; es decir,
compruebe que m1 + m2 = m3
CUESTIONARIO PREVIO
1. Enuncia las leyes ponderales.
2. Define estequiometria.
3. ¿Qué experimentos permitieron a Lavoisier enunciar la ley de la
conservación de la materia?
75
4. ¿Cómo calcularías la fuerza de flotación que un fluido ejerce sobre un
cuerpo sumergido en él?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. Describe las observaciones de cada uno de los globos.
2. Enuncia la ley de la conservación de la materia.
3. ¿A qué crees que se deben los ligeros cambios en las masas de cada uno
de los experimentos?
4. ¿Por qué la ley de la conservación de la materia constituye un principio
base para el balanceo de las ecuaciones químicas?
5. Describe las reacciones que llevó a cabo para desechar los residuos al
drenaje
76
PRÁCTICA 7
Relación masa-masa
OBJETIVO
El alumno obtendrá experimentalmente la masa de los reactivos y del producto de
una reacción química.
FUNDAMENTO
La relación masa-masa se presenta cuando está proporcionada la masa de alguna
de las sustancias y hay que calcular la masa de otra que participa en la reacción
química, independientemente de que sea reactivo o producto.
Usualmente los cálculos ayudan a conocer, entre otras cosas, la cantidad de
productos que se pueden obtener a partir de una reacción, aunque es común que
cuando se realiza una reacción química se empleé en exceso alguno de los
reactivos por lo que el producto obtenido depende del reactivo que no se
encuentre en exceso, es decir el reactivo limitante.
El reactivo que se consume por completo en una reacción se denomina reactivo
limitante, mientras que el utilizado en mayor proporción se conoce como reactivo
en exceso. El primero, es el que determina la cantidad de producto de la reacción
química puesto que al consumirse totalmente ya no se forma más producto y por
ello la reacción termina.
Para una reacción química se proporcionan las cantidades de 2 o más reactivos y
luego
es
necesario
determinar
cuál
es
el
reactivo
limitante,
algunas
recomendaciones son:
-Obtener la cantidad de producto en moles o gramos que se forma a partir de cada
reactivo.
-El reactivo limitante es aquél que da la menor cantidad de producto, los demás se
encuentran en exceso.
-Para conocer la cantidad de reactivo en exceso se requiere conocer cuanta
cantidad reacciona con el reactivo limitante. La diferencia que resulta con la
cantidad de reactivo inicial es la sustancia que está sin reaccionar.
77
MATERIALES
Tela de alambre con asbesto
1 vaso de precipitados
1 mechero de bunsen
1 pipeta de Pasteur con su bulbo
REACTIVOS
Balanza analítica
500 mg de hidróxido de sodio
1 agitador de vidrio
10 ml de agua destilada
1 probeta de 10 ml
5 ml de ácido clorhídrico al 50 %
1 soporte con anillo de hierro
Fenolftaleína al 1%
TÉCNICA:
Pesa el vaso de precipitados vacío y registra el dato, al cual llamaremos m1.
Mida 10 ml de agua destilada; viértela en un vaso y pésalo nuevamente,
registra el dato al que llamaremos m2. Por diferencia de pesos se obtiene la
masa del agua.
Pesa 500 mg de hidróxido de sodio (NaOH) y disuélvelos en el agua del vaso
de precipitados; agrega dos gotas de fenolftaleína a la solución y agítala.
Observa el color que adquiere la solución con la fenolftaleína y regístralo.
Pesa el vaso de precipitados y registra el dato al cual llamaremos m 3
Con la pipeta Pasteur toma ácido clorhídrico y déjalo caer gota a gota en
solución de hidróxido de sodio, agitando constantemente, hasta que
desaparezca por completo el color que adquirió con la fenolftaleína.
Pesa el vaso de precipitados con la mezcla obtenida en la reacción química
anterior y registra el dato al que llamaremos m4. Determina, por diferencia de
masas, la del ácido clorhídrico utilizado en la reacción.
Sujeta el anillo metálico al soporte universal, acomoda la tela de alambre con
asbesto y coloca el vaso sobre la tela de alambre.
Enciende el mechero y calienta el vaso de precipitados con la mezcla hasta
que el líquido se evapore por completo (con precaución). Observa el residuo
que se formó en el fondo del vaso de precipitados, registra el color, olor y
estado de agregación.
Espera a que se enfríe el vaso de precipitados; pésalo nuevamente y registra el
dato al cual llamaremos m5
Por diferencia obtenga la masa del residuo.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿En qué se basan los cálculos de las cantidades de productos o
reactivos en las reacciones químicas?
78
2. ¿Qué describe una ecuación química?
3. ¿Qué es una relación masa-masa?
4. ¿Qué datos son necesarios para la resolución de problemas con una
relación masa-masa?
5. ¿Qué es un mol?
6. ¿Qué es un coeficiente estequiométrico?
7. Enuncia la ley de la conservación de la materia.
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. ¿Cuál es la masa del agua (m2 - m1)?
2. ¿Por qué ocurre el cambio de coloración?
3. ¿Qué pasa al agregar el ácido clorhídrico?
4. ¿Cuál es la masa del ácido agregado (m4 – m3 )?
5. ¿Cuáles son las características del residuo formado después de la
evaporación?
6. ¿Cuál es la masa del residuo (m5 – m4 )?
7. Defina el reactivo limitante y en exceso de esta práctica.
79
PRÀCTICA 8
Cálculo del rendimiento porcentual de una reacción química
OBJETIVOS
El alumno identificará las relaciones estequiometrias que existen entre
reactivos y productos en una reacción química.
Diferenciará los conceptos de reactivo limitante y reactivo en exceso, en una
reacción química.
Calculará las cantidades de reactivos que reaccionaron para producir una
determinada cantidad de producto. Determinará el rendimiento porcentual de
una reacción química.
FUNDAMENTO
En una gran cantidad de procesos químicos industriales es muy importante
conocer la cantidad real de productos obtenidos, así como la cantidad teórica
que se podría obtener a partir de cierta cantidad de reactivos. La
estequiometria es una parte de la química que se encarga del estudio de este y
otros aspectos.
Cuando se efectúa una reacción, los reactivos comúnmente no están presentes
en las cantidades estequiometrias, esto es, en las proporciones indicadas en la
ecuación química balanceada. El reactivo que se encuentra en menor cantidad
estequiometria se llama reactivo limitante y es el que limita la cantidad máxima
de producto que se puede obtener ya que, cuando se acaba este reactivo, no
se puede formar más producto. Los otros reactivos, presentes en cantidades
mayores que aquellas requeridas para reaccionar con la cantidad del reactivo
limitante presente, se llaman reactivos en exceso. El rendimiento porcentual
describe la proporción del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico
y se define como:
REACCIONES
CuSO4
Zn(s) +
+ Zn ———> ZnSO4
+ Cu
2 HCl (ac) ———> H 2(g) +
ZnCl2 (ac)
MATERIALES
2 probetas de I00 [ml].
1 balanza semianalítica.
1 tubo de ensayo con tapón de hule.
80
2 soportes universales.
1 agitador magnético.
1 anillo metálico.
1 piseta.
1 pinza de tres dedos.
1 espátula con mango de madera.
1 jeringa de plástico de 5 [ml] con
REACTIVOS
aguja.
Zinc metálico (Zn).
1 manguera de hule.
Disolución comercial al 37.6 [%] en
1 recipiente de plástico.
masa de ácido clorhídrico (HCl) y
1 tubo de vidrio de 5 [mm] de
densidad de I.I9 [glcm3].
diámetro interno.
Sulfato de cobre pentahidratado
2 vasos de precipitados de I00 [ml].
(CuSO4 * 5H2O).
1vaso de precipitados de 30 [ml].
Agua destilada.
1 parrilla con agitación.
TÉCNICA
Coloca en el tubo de ensayo 0.1 g de zinc metálico y adapta el tapón que tiene
insertada la manguera de hule. Introduce la manguera de hule en una probeta
llena con agua e invertida en un recipiente que también contiene agua (observe
la figura). Evita que el interior de la probeta quede con aire.
Figura 18. Recopilación de gases (Fuente: Manual de química general,
UNAM)
Adiciona 0.5 ml de la disolución comercial de ácido clorhídrico al tubo de
ensayo, utilizando para tal fin una jeringa, con la cual perforará la manguera
para adicionar el ácido.
Se recomienda trabajar con mucha precaución ya que el hidrógeno es
explosivo.
81
Mide y anota el volumen de hidrógeno gaseoso recolectado en la probeta.
Calcula el volumen del hidrógeno gaseoso con base en la ley de los gases
ideales y determine:
a)
El reactivo limitante.
b)
El rendimiento teórico.
c)
El rendimiento experimental o real.
d)
El rendimiento porcentual.
En un vaso de precipitados de 100 ml, previamente pesado (peso del vaso =
m1) coloca 0.5 g de CuSO4*5H2O, adiciona 40 ml de agua destilada, coloca el
agitador magnético y pon en agitación. Evita que se salpiquen las paredes del
vaso.
Agrega, a la solución anterior, 0.3 g de zinc granular o en lentejas y continua
con la agitación por espacio de 15 minutos, al cabo de los cuales ya habrá
reaccionado todo el zinc. Retira el agitador magnético y anota sus
observaciones.
Espera a que sedimente todo el cobre y decanta el líquido, evitando en la
medida de lo posible la pérdida de cobre.
Para lavar el cobre obtenido, adiciona agua destilada, agita y espera a que
sedimente el cobre para decantar el líquido. Repite esta operación dos veces.
El cobre ya lavado que quedó en el vaso de precipitados, se seca por
evaporación en la parrilla.
NOTA: la evaporación debe ser con un calentamiento para evitar la ebullición
del líquido.
Una vez que se tiene el cobre completamente seco, se deja enfriar y se pesa
junto con el vaso (m2). La cantidad de cobre producido se determina por
diferencia de masas (mcu = m2 - m1)
Determina, para la reacción entre el sulfato de cobre y el zinc:
a)
El reactivo limitante.
b)
El rendimiento teórico.
c)
El rendimiento experimental o real.
d)
El rendimiento porcentual.
CUESTIONARIO PREVIO
82
Balancea las ecuaciones químicas siguientes y demuestra que se cumple la ley
de la conservación de la masa.
Ca (OH)2 + H3PO4 = Ca3 (PO4)2 + H2O
Cr2O3 + Cl2 + C = CrCl3 + CO
Establece las relaciones estequiométricas en gramos, en moles y en entidades
fundamentales para las reacciones anteriores.
¿Cómo se determina cuál es el reactivo limitante en una reacción química? Da
un ejemplo.
¿Cuál es la toxicidad del Cu y del Zn?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
¿Cuáles serían algunas de las condiciones que se ajustan para aumentar el
rendimiento de un producto deseado en la reacción?
Explica cómo se determinan las siguientes condiciones en cada parte del
experimento;
El reactivo limitante.
El rendimiento teórico.
El rendimiento experimental o real.
El rendimiento porcentual
83
PRÁCTICA 9
Nomenclatura química inorgánica
OBJETIVO
El alumno experimentará la síntesis de óxidos metálicos, hidróxidos, óxidos no
metálicos y ácidos.
Dará el nombre y la fórmula química de dichos compuestos químicos
inorgánicos.
Comprobará la obtención de hidróxidos y ácidos mediante la ayuda de
indicadores ácido-base y obtendrá una sal a partir de un hidróxido y un ácido.
FUNDAMENTO
Los óxidos son compuestos que resultan de la unión del oxígeno con cualquier
otro elemento, ya sea metálico o no metálico.
El oxígeno actúa con número de oxidación 2 -, y los elementos combinados con
el oxígeno utilizan números de oxidación positivos. Los óxidos metálicos tienen
carácter básico, los óxidos de no metales reciben el nombre de óxidos ácidos.
Los hidróxidos son compuestos ternarios formados por la combinación de
metales con el ión hidróxido OH-, que actúa con número de oxidación 1 - . Se
formulan y nombran siguiendo las normas básicas y empleando la palabra
genérica hidróxido.
REACCIONES
Mg + O2  MgO
MgO + H2O  Mg (OH)2
SO2 + H2O  H2SO3
NaOH + HCl  H2O + NaCl
84
MATERIAL:
REACTIVOS:
Lentes de seguridad
1 cinta de magnesio
1 vaso de precipitados de 250 ml
100 mililitros de agua destilada
1 vaso de precipitados de 100 ml
Fenolftaleína al 1%
1 pinza para crisol
Papel pH
1 mechero de Bunsen
Anaranjado de metilo
1 vidrio de reloj
1 g de Azufre en polvo
1 agitador de vidrio
Gas doméstico y cerillos
1 cucharilla de combustión
5 ml de solución de NaOH 0.1 M
1 tapón de hule
10 ml de solución de ácido clorhídrico
1 matraz Erlenmeyer de 250ml
0.1 N.
TÉCNICA:
Para la obtención de un óxido metálico y un hidróxido:
Identifica las zonas de la flama del mechero al encenderlo.
Toma la cinta de magnesio con la pinza para crisol y pónla en la flama del
mechero, cuidando que el polvo obtenido se deposite en el vidrio de reloj.
En un vaso de precipitados coloca 5 ml de agua destilada y agrega el polvo
obtenido, agita hasta que se disuelva por completo.
Coloca una tira de papel pH y registre las observaciones.
Agrega las gotas de la solución de fenolftaleína al vaso y registre.
Para la obtención de un óxido no metálico y un ácido:
En un matraz Erlenmeyer mide 50 ml de agua destilada y añade 20 gotas de
solución indicador de naranja de metilo.
Pon en la cucharilla de combustión 1 g de azufre en polvo, calienta en la flama de
mechero hasta la aparición de vapores, sin inhalarlos.
Inmediatamente introduce la cucharilla de combustión en el matraz con la solución
original; sin sumergirla, el gas producido se disolverá para lo cual es necesario
agitar circularmente.
85
Para la obtención de una sal:
Agrega unas gotas de NaOH 1N hasta que cambie el color de la solución y el pH
sea neutro (7) con esto se obtiene una sal. (Introduce en el matraz una tira de
papel pH)
Vierte el contenido del matraz en una cápsula de porcelana y calienta suavemente
hasta que el agua se evapore y obtenga el residuo.
Agrega las gotas de la solución de fenolftaleína al vaso y registra lo observado.
CUESTIONARIO PREVIO
1. Define cada uno de los siguientes términos:
a) Óxidos metálicos
b) Hidróxidos
c) Óxidos no metálicos
d) Ácidos
e) Bases
f) Sales
2. ¿Cómo se otorga el nombre a los compuestos químicos inorgánicos?
3. ¿Qué es una fórmula química?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. Escribe el nombre de las reacciones efectuadas en la técnica.
2. ¿Qué ocurre cuando a un metal reacciona con oxígeno?
3. ¿Qué pasa cuando a un óxido metálico se le hace reaccionar con agua?
4. ¿Qué indica el cambio de coloración con la fenolftaleína?
5. Anota el nombre de la sustancia que quedó como residuo al final de la
evaporación.
86
PRÁCTICA 10
Estequiometría
OBJETIVO
El alumno detectará las relaciones cuantitativas implícitas en una reacción
química, estableciendo las relaciones masa-masa y calculando el volumen de uno
de los productos obtenidos.
FUNDAMENTO
Estequiometría viene de vocablos griegos y significa la forma de medir y/o calcular
la cantidad de materia en su forma de elemento o compuesto, que interviene en
algún proceso químico de transformación, por lo que es la parte de la química
encargad del estudio de las relaciones cuantitativas entre las sustancias que
intervienen en una reacción química; se basa principalmente en el conocimiento
de las fórmulas de los compuestos que intervienen, del balance de ecuaciones y
las relaciones de masa que pueden presentarse.
MATERIALES
Balanza granataria
1 palillo de madera
1 tubo de ensaye
REACTIVOS
1 mechero de Bunsen
1 g de Dióxido de Manganeso
1 pinza para tubo de ensaye
1g de clorato de potasio.
TÉCNICA
Pesa el tubo de ensayo limpio y seco, registre el dato.
Coloca el clorato de potasio y el dióxido de manganeso en el tubo de ensayo,
mezcla las sustancias y pesa de nueva cuenta el tubo con las sustancias,
registrael dato.
Toma el tubo con las pinzas y calienta la mezcla contenida en el tubo, introduce al
tubo el palillo de madera con un punto de ignición, observa y registra lo que
ocurre.
Cuando la reacción termine, espera a que el tubo de enfríe, pesa el tubo y registra
el dato.
87
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué es la estequiometria?
2. ¿Qué es una reacción química?
3. ¿Cuáles son las relaciones cuantitativas que se pueden presentar en una
reacción?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. ¿Cuál es el peso del tubo antes y después de colocar las sustancias?
2. ¿Qué ocurre al introducir un palillo en punto de ignición?
3. ¿Cuál es el peso después de que la reacción es completa?
88
PRÀCTICA 11
Eliminación de impurezas en aguas residuales
OBJETIVO
El alumno manejará algunos métodos físicos de separación de mezclas, tales
como: decantación, filtración, adsorción y destilación.
Someterá una muestra de agua residual a decantación, filtración por arenagrava, tratamiento con carbón activado y finalmente destilación.
FUNDAMENTO
Las aguas residuales son aquellas que contienen materiales indeseables, entre
ellos restos de basura, agua de lavado usada, desperdicios de mataderos y de
plantas de empacado de alimentos, así como disolventes orgánicos y
productos químicos de desecho provenientes de viviendas, comercios e
industrias.
Es importante que estas aguas reciban un tratamiento primario para remover
los desperdicios insolubles, la grasa y otros materiales, posteriormente un
tratamiento secundario que consiste en la aireación de las aguas negras para
fomentar el crecimiento de microorganismos que se alimentan de compuestos
orgánicos que se encuentran en las aguas negras.
Las sustancias que quedan en el agua después del tratamiento secundario
pueden eliminarse mediante un proceso adicional que se conoce como
tratamiento terciario. El propósito de éste es eliminar los contaminantes
orgánicos, los nutrientes como iones fosfato y nitrato cualquier exceso de sales
minerales. El objetivo principal del tratamiento terciario es que el agua de
desecho sea tan pura como sea posible antes de devolverla al medio ambiente.
El 30% de las aguas negras (residuales o de desecho) reciben sólo el
tratamiento primario; el tratamiento secundario alrededor del 60%. Pocas veces
se aplica el tratamiento terciario a las aguas residuales por ser muy costoso. El
agua tratada puede usarse para el riego de hortalizas, pero no para consumo
humano.
MATERIALES
1 pinzas de Mohr
2 vasos de unicel
1 soporte
1 probeta de 50 ml
1 embudo
1 tozo de manguera de hule
2 vasos de precipitados de 250 ml
89
2 papeles filtro
Pinzas de tres dedos
1 equipo de destilación o bien; un
Anillo de hierro
matraz Erlenmeyer, un tapón, un
REACTIVOS
condensador y un tubo de ensayo.
Carbón activado
Arena
100 ml de agua residual (preparada
Grava
por el profesor)
Papel pH
TÉCNICA
Se emplearán cuatro técnicas para purificar el agua:
1) decantación, separación de agua y aceite.
2) filtración con arena-grava.
3) adsorción/filtración con carbón.
4) destilación
-Mide el pH de la muestra de "agua de la llave", el pH del agua a la que se ha
agregado una gota de ácido y el pH del agua a la que se ha agregado una gota
de una base.
-Coloca en una probeta graduada aproximadamente 50 ml de "agua residual",
proporcionada por el profesor. Mide con exactitud su volumen y anótalo (con
unidades) en la tabla de datos.
-Examina las propiedades de la muestra: color, olor, transparencia, presencia
de sólidos o zonas aceitosas. Compara las propiedades del agua potable y del
agua destilada. Anota tus observaciones en la sección "antes del tratamiento"
de la tabla de datos.
Para la separación del agua y aceite:
1. Coloca un embudo sostenido con un anillo de hierro y un soporte. Inserta la
punta del embudo en un trozo de manguera de hule.
2. Cierra el tubo de hule mediante unas pinzas de Mohr. Agita la muestra de
agua sucia. Enseguida, vierte la muestra en el embudo y déjala reposar unos
minutos hasta que sobrenade la fase aceitosa. (Unos golpes ligeros pueden
ayudar a que las gotas de aceite flote libremente)
3. Abre con cuidado la manguera para vaciar la capa inferior en un vaso de
precipitados de 250 ml. Cuando haya terminado de salir, cierra la manguera
rápidamente.
4. Vierte la capa restante en otro vaso de precipitados (Fase aceitosa.)
90
5. Desecha la capa superior aceitosa. Observa las propiedades de la capa
restante. Mide el pH y el volumen.
Anota tus observaciones y datos. Guarda la muestra de agua para el
procedimiento que sigue.
7. Lava el embudo con agua y jabón.
Para la filtración con arena:
1. Con un clip desdoblado, haz pequeñas perforaciones en el fondo de un vaso
de unicel.
2. Coloca en el vaso capas de arena y grava prehumedecidas (La grava del
fondo impedirá que la arena se salga por las perforaciones. La grava de la
parte superior evitará que la arena se agite al verter la muestra)
3. Vierte en el vaso, con cuidado, la muestra por filtrar. Recibe el filtrado (agua
filtrada) en un vaso de precipitados.
4. Lava y recicla la arena y la grava ya usadas.
5. Observa las propiedades del agua filtrada y mide su volumen. Anota los
resultados. Guarda la muestra para el procedimiento que sigue.
Para la adsorción/filtración con carbón activado:
1. Dobla un papel filtro de papel en forma de cono.
2. Coloca el papel filtro doblado en un embudo. Humedece con agua "de la
llave" ligeramente el papel para que se adhiera al cono del embudo.
3. Coloca el embudo sostenido por un anillo de hierro. Baja la pinza de 3 dedos
manera que el tallo del embudo penetre unos 2 o 3 cm en un vaso de
precipitados de 250 ml.
4. Coloca una cucharadita de carbón en un matraz Erlenmeyer de 125 o 250ml.
5. Vierte la mezcla de agua en el matraz. Agita vigorosamente. Enseguida
agregar, poco a poco, el líquido a través del papel filtro. Conserva el nivel del
líquido abajo del borde superior del papel filtro para que el líquido no fluya entre
el papel y el embudo.
6. Si el filtrado se ve oscuro debido a pequeñas partículas de carbón, volver a
filtrar el líquido.
91
7. Cuando la apariencia y el olor de la muestra de agua purificada sean
satisfactorios, pasarla a una probeta graduada. Observa y anota sus
propiedades. Mide el pH y anota el volumen final de la muestra.
Para la destilación:
1. Construye un equipo de destilación.
2. Coloca dentro del matraz balón la muestra de agua.
3. Calienta suavemente, hasta que la mayor parte de la muestra de agua haya
destilado.
5. Desecha la primera fracción del líquido destilado. No permitas que la
muestra de agua en el matraz llegue a sequedad.
6. Construye una gráfica de temperatura contra el tiempo e identifica el punto
de ebullición.
Mide el pH y volumen de la muestra de "agua purificada" y anótalos en la tabla
de datos.
Mide también el pH de una muestra de agua destilada de la que se encuentra
en el laboratorio.
TABLA DE DATOS
Agua residual Color
Antes
Transparenci
Presencia
Presencia
a
de sólidos
de aceite
Volumen
pH
del
tratamiento
Después
de
la separación
de
agua
y
aceite
Después
de
la adsorción/
filtración con
carbón
Después
de
la destilación
Tabla 13. Características del agua (Fuente: elaboración propia)
92
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Cuáles son algunos de los tratamientos físicos que se utilizan para la
separación de mezclas?
2. Describe cada uno de estos métodos.
a) Decantación
b) Filtración
c) Adsorción/filtración con carbón activado
d) Destilación
3. ¿Qué propiedad deben tener las sustancias para que puedan ser
separadas por decantación?
4. Investiga cómo se obtiene el carbón activado.
5. ¿Por qué se desecha la primera fracción del líquido destilado?
6. ¿Por qué debe quedar líquido en el matraz al término de la destilación?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. ¿Qué porcentaje de la muestra original de agua sucia recuperó como
agua "pura"?
Porcentaje de agua purificada= (Vol. de agua purificada/ vol. de agua
sucia) * 100
2. ¿Qué volumen de líquido se perdió durante la purificación?
3. ¿Qué porcentaje de la muestra original de agua sucia se perdió en la
purificación?
4. Compara los resultados y datos de la purificación del agua con los de
otros equipos de trabajo en el laboratorio, ¿cómo se podría evaluar el
éxito de los distintos equipos?
5. Analiza la gráfica temperatura contra tiempo y localizar en ella el punto
de ebullición.
6. La destilación no se utiliza en las plantas industriales de tratamientos
¿por qué?
7. ¿Existen diferencias entre el pH del agua destilada y el agua de la llave?
Justifique su respuesta.
93
8. ¿Observaste alguna variación en el pH de la muestra después de cada
tratamiento? ¿Por qué?
9. ¿Hubo variación en la conductividad eléctrica de la muestra a lo largo
del proceso? Justifique su respuesta.
10. ¿A qué se llama agua potable?
11. ¿El agua purificada por Ud.es potable? Justifique su respuesta.
12. ¿Para qué se puede emplear el agua que acaba de purificar?
94
PRÀCTICA 12
Conductividad eléctrica de los electrolitos
OBJETIVOS
El alumno determinará la conductividad eléctrica de algunos electrolitos por el
método celda de cobre-zinc
FUNDAMENTO
La conductividad es una propiedad que mide la facilidad con que los portadores
de carga migran bajo la acción de un campo eléctrico. Para el caso de un
conductor iónico, son los cationes y aniones de la solución los que intervienen
en el transporte de la corriente y por lo tanto, el valor de la conductividad
dependerá del número de iones presentes.
Material
Reactivos
Barra de Cobre
Alcohol (etanol)
Barra de Zinc
Ac. Clorhídrico 1 M
Caimanes
Acetona
Batería
Solución de amoniaco 1M
2 focos LED
Azúcar
Placa de porcelana
Cloruro de Sodio
TÉCNICA
En la placa de porcelana se colocan tres soluciones de Cloruro de sodio,
sacarosa y acetona respectivamente, esto se hace considerando que una
solución electrolítica funciona como conductor de electrones.
Se conectan dos caimanes en la batería; uno de ellos se queda libre y el otro
es conectado a uno de los brazos del LED, el otro brazo está conectado al otro
caimán. Simultáneamente se introduce en las soluciones uno de los extremos
con el caimán libre, todo esto es con la intención de realizar un circuito cerrado:
Figura 19. Circuito cerrado (Fuente: elaboración propia)
95
Se elaboró el mismo sistema para el circuito cerrado pero en los extremos se
colocaron los electrodos de Zinc y Cobre (en lugar de la batería) y utilizando las
soluciones restantes.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué es un electrolito?
2. ¿Qué es un no electrolito?
3. ¿Qué es la conductividad eléctrica?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. ¿Cuáles de las sustancias utilizadas son electrolitos?
2. ¿Qué pasó con el LED al estar con cada una de ellas? Describe las
observaciones correspondientes.
96
PRÁCTICA 13
Solubilidad, polaridad y su relación con el enlace químico.
OBJETIVOS
El alumno observará la disolución de algunas sustancias en una serie de
disolventes con diferente polaridad.
Explicará mediante pruebas de solubilidad con diferentes solutos y disolventes,
el porqué de “lo similar disuelve a lo similar”
FUNDAMENTO
Desde el punto de vista químico, si se conoce el enlace de una sustancia, es
posible predecir las características que debe tener su disolvente.
El agua como sustancia esencial para la vida, debe muchas de sus
propiedades como disolvente a su carácter polar, íntimamente relacionado con
las características de sus componentes y su distribución espacial. Por
consiguiente, el enlace químico y la posibilidad de disolver un sólido están
relacionados.
A continuación se efectuarán una serie de experimentos con el fin de explicar la
relación entre enlace químico soluto y disolvente.
MATERIALES
18 microconos
Yoduro de potasio 0.1g
1 espátula
Sulfato de cobre pentahidratado
1 gradilla
0.1g
6 pipetas Pasteur
Disolventes: tetracloruro de carbono
1 piseta
Disulfuro de carbono
REACTIVOS
Éter
Solutos: cristales de yodo 0.1g
Agua destilada.
Azufre 0.1g
TÉCNICA
Coloca en 4 microconos una pequeña cantidad de cada uno de los solutos a
utilizar (consultar la cantidad utilizada)
Etiqueta del 1 al 4 cada serie de microconos. Son 4 series, cada una de las
cuales corresponde a un disolvente (ver la tabla)
97
Agrega 0.5ml de cada uno de los disolventes a cada una de las 4 series.
Anota todas las observaciones en la tabla.
Agrega más disolvente cuando lo juzgue necesario (no más de 2 ml por tubo)
Disolvente/
I2(s)
S(s)
Kl(s)
CuSO45H2O(s)
soluto
Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones
CCl4
CS2
Éter
Agua
Tabla 14. Solubilidades (Fuente: elaboración propia)
En un tubo de ensayo coloca 1 ml de CCl 4, ponlo en la gradilla. Agrega
lentamente y gota a gota 1ml de éter en la misma forma. Anota tus
observaciones.
Sobre el mismo tubo, agrega 1 ml de éter en la misma forma. Anota las
observaciones.
¿Cuántas fases se observan? ¿A qué se debe?
En el tubo de ensayo que contiene yodo disuelto en tetracloruro de carbono
(tabla 1) agrega lentamente con un gotero la disolución de sulfato de cobre en
agua. ¿Qué se observa? Después, con otro gotero, añadir lentamente en el
mismo tubo de ensayo la disolución de yodo en éter. NO AGITAR. Anota las
observaciones.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué es un disolvente?
2. ¿Qué es un soluto?
3. Define polaridad y ejemplos de sustancias que la presenten.
4. ¿Qué es un enlace químico?
5. ¿Qué es solubilidad?
6. ¿Todos los solutos se disuelven en todos los disolventes? De no ser así,
¿cuáles solutos se disuelven en cuáles disolventes? Justifica tu
respuesta.
98
7. Explica; ¿por qué el amoníaco (NH3) es una molécula polar, si todos sus
átomos terminales son iguales?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. ¿Cuáles son las características de cada uno de los reactivos utilizados
en la técnica?
2. ¿Cuáles son compuestos polares?
3. ¿Cuáles
se
disolvieron?
Explica
el
porqué.
99
PRÁCTICA 14
Titulación de un producto casero
OBJETIVO
El alumno aplicará el método de titulación en un análisis químico
FUNDAMENTO
La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente
en solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada,
se agrega con una bureta a la solución que se analiza. La adición se detiene
cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un
cambio de coloración en el caso de utilizar un indicador interno, a esto se le llama
punto de equivalencia.
MATERIALES
REACTIVOS
1 matraz aforado de 50ml
Vinagre casero (de caña, manzana o
1 pipeta graduada de 10 ml
de vino)
1 bureta de 50 ml
Hidróxido de sodio 0.1M (solución
1 pinza para bureta
patrón normalizada)
1 pipeta
Indicador fenolftaleína (1% p/v en
3 matraces Erlenmeyer de 125 ml
etanol-agua al 50
1 vidrio de reloj
TÉCNICA
Toma 5 ml de vinagre y agregar 45ml de agua destilada. Coloca la muestra en un
matraz Erlenmeyer de 125ml. Repite esta operación dos veces más (segundo y
tercer matraz Erlenmeyer)
Llena la bureta con la solución patrón de hidróxido de sodio, 0.1M enjuagándola
previamente con un poco de la solución patrón que se desecha. Ajustar el nivel a
cero y controla que no se encuentren burbujas de aire en el cuerpo de la bureta o
en la llave.
Antes de iniciar la titulación agrega dos gotas de fenolftaleína a la solución por
titular y registra el color de la solución.
100
Procede a titular con la solución de hidróxido de sodio 0.1M. Controla que la punta
de la bureta no esté situada arriba de 3 o 4 cm de la superficie de la solución por
titular, de manera que la caída de reactivo titulante no provoque salpicaduras.
Durante la titulación agita manual y suavemente el matraz Erlenmeyer después de
cada adición.
Registra los cambios de color del indicador y el volumen “gastado” de solución
patrón en el momento en que se observa un cambio y hasta que el nuevo color
deja de variar.
NOTA: el “punto final” de la titulación se logra cuando una gota de NaOH produce
el cambio para que permanezca el color.
Repite el procedimiento con las otras dos muestras.
Determina el contenido de ácido acético del vinagre.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Cuáles son las propiedades de los ácidos y las bases?
2. Define las características de:
a) Ácidos fuertes
b) Ácidos débiles
c) Bases fuertes
d) Bases débiles
3. ¿Qué es una titulación?
RESULTADO
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
No. de muestra
Lectura
bureta
de
1
2
3
la
(punto
final/ml)
Concentración
NaOH
(reactivo
101
titulante)
Concentración
(g/l)
de
ácido
acético
% (p/vol.) ácido
acético
Tabla 15. Valores de titulación (Fuente: elaboración propia)
1. Molaridad promedio ácido acético_______
2. % (peso/volumen) promedio ácido acético_______
3. Realiza los cálculos para determinar la molaridad del ácido acético y
porcentaje de acidez del vinagre.
4. ¿Cuál es la razón por la que generalmente se recomienda guardar la
disolución de hidróxido de sodio en envase de plástico?
102
PRÁCTICA 15
Suspensiones, coloides y disoluciones
OBJETIVOS
El alumno diferenciará algunas de las propiedades de los diferentes tipos de
dispersiones, disoluciones y coloides.
Clasificará algunas mezclas como suspensiones, coloides o disoluciones
Apreciará el efecto Tyndall.
FUNDAMENTO
Las mezclas o dispersiones se pueden clasificar, según el tamaño de las
partículas de la fase dispersa, en: disoluciones, coloides y suspensiones.
En una disolución verdadera hay partículas de líquido, sólido o gas (fase dispersa)
disueltas en otro líquido, sólido o gas (fase dispersante), pero las partículas no se
alcanzan a distinguir a simple vista porque son muy pequeñas.
En una suspensión las partículas se logran apreciar a simple vista o con un
microscopio, y las partículas son tan grandes que, si se dejan reposar,
sedimentan.
Las partículas de un coloide se encuentran entre los tamaños de estas dos
primeras. No se logran distinguir a simple vista, pero tienen propiedades que nos
permiten diferenciarlas de las soluciones.
Los coloides tienen una propiedad óptica exclusiva, que se conoce como el efecto
Tyndall: debido al tamaño de las partículas, éstas funcionan como espejitos que
reflejan la luz, lo que nos permite ver la trayectoria de un rayo de luz que pasa a
través del recipiente en el que se encuentra el coloide, en tanto que las soluciones
son completamente transparentes (no se observa el rayo de luz en el recipiente), y
las suspensiones, debido al gran tamaño de las partículas, suelen ser opacas.
El efecto Tyndall se puede apreciar cuando entra un rayo de sol por la ventana en
un cuarto que está oscuro, pues se pueden ver partículas de polvo suspendidas
en el aire, que forman un sistema coloidal.
103
MATERIALES:
1 gradilla
1 caja pequeña de cartón (como las
REACTIVOS:
de cereal de porción individual)
Agua (H2O) destilada
1 linterna de mano con foco y pilas
Alcohol etílico
que den una buena intensidad de luz
Azúcar de mesa
6
Leche
tubos
de
ensayo
de
aproximadamente 8 mL
Detergente en polvo
1 probeta de 10 mL
Arena (fina)
1 gotero
TÉCNICA
Etiqueta los tubos de ensayo en la parte superior, del 1 al 6, y llénalos de la
siguiente forma:
TUBO
CONTENIDO
1
6 mL de agua
2
6 mL de agua + 0.3 g de azúcar
3
6 mL de agua + 5 gotas de leche
4
6 mL de agua + 0.3 g de arena
5
6 mL de agua + 0.3 g de detergente
en polvo
6
6 mL de agua + 5 gotas de
alcohol
Agita suavemente cada uno de los tubos durante un minuto y después déjalos
reposar unos minutos. Clasifica los tubos que sedimentan como suspensiones.
Los que no sedimentan, somételos a la siguiente prueba.
Recorta en la caja de cartón los siguientes orificios de la siguiente figura:
104
Figura 20. Efecto Tyndall (Fuente: elaboración propia)
Introduce por los orificios de la parte superior de la caja: el tubo 1, que contiene
agua, y el tubo 2, que contiene una disolución. Ilumina los tubos con la linterna de
mano, a través del orificio indicado para ello.
Por la ventana del costado, mirando en forma perpendicular al rayo de luz,
observa la diferencia entre ambos.
a. Compara el tubo 3, que contiene un coloide, con el 2 y con el 1.
Observa la diferencia entre ellos y describe en qué consiste el efecto Tyndall.
b. Introduce de uno en uno todos los demás tubos para que puedas
clasificar a las dispersiones como coloides o como disoluciones
verdaderas.
CUESTIONARIO PREVIO
1. Define los siguientes conceptos:
a) Suspensiones
b) Coloides
c) Soluciones
2. ¿Qué pruebas necesitarías hacer para clasificar una mezcla como coloide,
suspensión, o solución?
105
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. En las pruebas realizadas;
2. ¿Cuáles mezclas resultaron ser soluciones?
3. ¿Cuáles coloides?
4. ¿Cuáles suspensiones?
5. ¿Cómo realizas la clasificación?
6. Escribe un ejemplo de cada tipo de dispersión e indica qué características
de ésta te permite clasificarla como tal.
106
PRÁCTICA 16
Principio de Le Chatelier
OBJETIVO
El alumno observará la reversibilidad de algunas reacciones, verificará el principio
de Le Chatelier y comprobará que la posición de equilibrio se puede alterar
modificando diferentes factores como la concentración y la temperatura.
FUNDAMENTO
El Principio de Le Chatelier, se refiere a que un estado de equilibrio químico es
mantenido en tanto no se alteren las condiciones del sistema. Cuando se modifica
algún parámetro, (presión, temperatura o la concentración de algunas de las
especies) el equilibrio se traslada en cierta dirección (hacia los reactivos o hacia
los productos) hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.
Se enuncia así: “Cuando una reacción en equilibrio sufre una alteración de
condiciones, las proporciones de los reactivos y de los productos se ajustan de
manera de minimizar el efecto de la alteración.”
Para un sistema en equilibrio químico, la variación de concentración de uno de los
componentes constituye una fuerza.
Los cambios de presión pueden ejercer considerable efecto sobre la posición de
equilibrio, o casi ningún efecto en absoluto. Por ejemplo, un aumento en la presión
de un sistema en que ocurre el siguiente equilibrio la reacción se trasladará para el
lado con menor número de moles de gas. Por otra parte, si la presión disminuye,
la reacción se trasladará para el lado con mayor número de moles de gas.
Si en el sistema donde sucede una reacción se eleva la temperatura, la reacción
se trasladará hacia el lado que absorba calor (reacción endotérmica). Por otro
lado, si la temperatura disminuye, la reacción se trasladará para el lado que
desprenda calor (reacción exotérmica).
MATERIALES
2 pipetas de plástico
3 tubos de ensayo
1 gradilla
2 vasos de precipitados de 10ml
2 vasos de precipitados de 400 y
1 probeta de 10 ml
600ml
107
Jeringa (la más grande)
Nitrato de plata
REACTIVOS
Hidróxido de sodio
Tiocianato de potasio
Alambre de cobre
Cloruro férrico
Hielo
REACCIONES
FeCl3 + 6 KSCN ↔ K3 [Fe (SCN)6] + 3KCl
Cu(s) + 4 HNO3 (aq) → Cu (NO3)2(aq) + 2 NO2 (g) + 2H2O (I)
2 NO2 ↔ N2O4 + CALOR
TÉCNICA
Para el desplazamiento del equilibrio al modificar la concentración de reactivos en
una reacción en solución:
Mide en una probeta 4 ml de solución de tiocianato de potasio (KSCN) y viértelos
en un vaso de precipitados de 10 ml.
Agrega 4 gotas de solución de cloruro férrico (FeCl 3).
El color rojo observado se debe a la presencia del complejo K 3 [Fe (SCN)6],
llamado tiocianato de potasio o hexatiocianoferrato (III) de potasio. Al aumentar la
concentración del Fe3+ (FeCl3) o del SCN- (KSCN), el equilibrio se desplaza hacia
la derecha, lo cual se nota en el aumento en la intensidad del color rojo debida a la
formación de mas K3 [Fe (SCN)6] . si se elimina Fe3+ o SCN- de la solución, el
equilibrio se desplazara hacia el lado izquierdo de la ecuación, por lo que la
solución tendrá un color más claro debido a la desaparición del K 3 [Fe (SCN)6].
Cuando se agrega a la solución nitrato de plata (AgNO 3), el ión plata Ag+ forma un
precipitado blanco de AgSCN que retira al SCN- de la reacción en equilibrio, lo que
desplaza el equilibrio hacia la izquierda y disminuye la intensidad del color rojo.
Etiqueten tres tubos de ensayo marcándolos como 1, 2,3. Vierta en cada uno 0.5
ml del contenido del vaso de precipitados.
Toma el tubo 1 como control para comparar los cambios de color en el medio de
reacción.
En el tubo 2 agrega unas gotas de FeCl 3. Anota las observaciones.
Agrega al tubo 3 unas gotas de solución de AgNO3. Anota las observaciones.
108
Al tubo 3 agrega ahora unas gotas de FeCl3 y unas gotas de AgNO3. Anota las
observaciones.
Para el desplazamiento del equilibrio de una reacción en fase gaseosa al variar la
temperatura:
Mide 5 ml de solución de hidróxido de sodio 1 M y viértelos en un vaso de
precipitados de 10 ml, previamente etiquetado como NaOH.
Prepara una jeringa para la obtención de gases.
Coloca varios trocitos de alambre de cobre de unos 0.5 cm de longitud, en la tapa
plástica para reactivos sólidos, luego introduzca la tapa en el cuerpo de la jeringa.
Trabaja en la campana de extración o en un lugar bien ventilado y utiliza guantes
para proteger tus manos del contacto con el ácido nítrico.
Toma con la jeringa 1 ml de ácido nítrico concentrado, tapa la jeringa y agítala.
Notaras la formación de un gas de color café; es el dióxido de nitrógeno (NO2).
Gira la jeringa de manera que la punta quede hacia arriba. Si el volumen del gas
llega a 15 ml, destapa la jeringa para evitar que la presión del gas bote el émbolo.
Gira la jeringa 180º y desecha el exceso de reactivo líquido en el vaso de
precipitados que contiene la solución NaOH 1M.
Tapa la jeringa para evitar que el gas escape.
Repite la operación para tener dos jeringas llenas con NO 2. El gas formado, NO2,
de color café, está en equilibrio con su dímero N 2O4, que es incoloro.
La reacción es exotérmica, por lo que en este caso el calor puede considerarse
como un producto; de este modo, al retirar calor del sistema se notara que el color
del gas se desvanece por la formación del dímero incoloro (N 2O4), ya que el
equilibrio se desplaza hacia la derecha para compensar la pérdida de calor. Por
otra parte, al proporcionar calor al sistema, se agrega un “producto”, con lo que el
equilibrio se desplaza hacia la izquierda y se percibe un aumento en el color café
del gas dentro de la jeringa.
Utilizando dos vasos de precipitados de 400 ml, prepara un baño de hielo/agua y
otro de agua hirviendo.
109
Conserva una de las jeringas como testigo para comparar el color original del gas,
e introduce la otra en el baño de hielo. Sostén firmemente el émbolo de la jeringa
en la posición que tiene a temperatura ambiente para evitar variaciones en el
volumen que ocupa el gas. Anota tus observaciones.
Introduce la jeringa en el baño de agua hirviendo y sostén firmemente el émbolo
de la jeringa para evitar variaciones en el volumen que ocupa el gas. Anota tus
observaciones.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Cuál es el principio de Le Chatelier?
2. ¿Cómo se presenta la reversibilidad de reacciones?
3. ¿Qué es un equilibrio químico?
4. ¿Cómo influyen la concentración y temperatura en una reacción?
5. ¿Cuándo se establece el equilibrio en una reacción reversible?
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
Desplazamiento del equilibrio al modificar la concentración de reactivos en una
reacción en solución:
1. Describa que observa al mezclar:
a) cloruro férrico con tiocianato de potasio
b) nitrato de plata añadido a la mezcla anterior
c) cloruro férrico a la mezcla formada
Desplazamiento del equilibrio de una reacción en fase gaseosa al variar la temperatura
2. ¿A qué se deben los cambios que se observan?
3. ¿Qué se observa cuando la jeringa que contiene dióxido de nitrógeno se
introduce en el baño de hielo/agua y en el baño de agua hirviendo? Explica
por qué.
4. Escribe las ecuaciones para la constante de equilibrio K para las reacciones
que se llevaron a cabo en la experimentación.
110
PRÁCTICA 17
Efecto de la concentración y temperatura sobre la velocidad de reacción.
OBJETIVO
El estudiante determinará el efecto ejercido por la concentración y temperatura
sobre la velocidad de reacción química. Al finalizar la experimentación
reportará las gráficas correspondientes en cada caso.
FUNDAMENTO
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente,
tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como
una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema
termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más
específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía
interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los
movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido transnacional,
rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía
cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es
decir, que su temperatura es mayor.
En química, la concentración de una disolución es la proporción o relación que
hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la
sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la
disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A
menor proporción de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada está
la disolución, y a mayor proporción más concentrada está.
TÉCNICA:
Para el efecto de la concentración sobre la velocidad de reacción.
Mide 50 ml de tiosulfato de sodio 0.3M y transvásalos a un matraz Erlenmeyer.
Coloca el matraz sobre el papel blanco con una cruz entintada fuertemente.
Mide 6 ml de HCl 2M y añádelos a la solución contenida en el Erlenmeyer,
simultáneamente acciona el cronómetro.
Agita con movimiento circular y deja reposar. Al desaparecer la marca
observada a través de la disolución, detén el cronómetro y anota el tiempo y
concentración empleados.
111
Repite el experimento, variando la concentración del tiosulfato de sodio de la
siguiente manera:
Na2S2O3 0.3M
agua destilada
Temperatura
HCl
50ml
0ml
40ml
10ml
80°
6ml
30ml
20ml
70°
6ml
20ml
30ml
60°
6ml
15ml
35ml
50°
6ml
10ml
40ml
40°
6ml
5ml
45ml
30°
6ml
6ml
Tabla 16. Valores de concentración (Fuente: elaboración propia)
En todos los casos se emplea la misma cantidad de ácido clorhídrico.
Con los tiempos obtenidos, calcula el valor de 1/T
Para el efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción.
Mide 5ml de tiosulfato de sodio 0.3M y pásalos a un matraz Erlenmeyer de
250ml.; diluye con 45ml de agua destilada y coloca el matraz sobre la hoja
marcada.
Añade 6ml de HCl 2M y pon en marcha el cronómetro, introduce el termómetro.
Detén el cronómetro en el momento que desaparezca la marca y toma la
temperatura de la mezcla.
Repite el procedimiento anterior empleando las mismas cantidades de
tiosulfato de sodio, agua destilada y ácido clorhídrico, sólo que antes de hacer
la adición del ácido caliente suavemente hasta 30°C (la segunda muestra),
40°C la tercera, 50°C la cuarta, 60°C, 70°C, 80°C, y 90°C respectivamente
cada muestra.
El termómetro deberá ser sostenido en la mano evitando que toque el fondo del
matraz.
Ya que el trabajo es en equipo, para las lecturas de los tiempos y temperaturas,
se recomienda que otra persona se encargue de estas operaciones. El tiempo
debe considerarse desde el momento que se ha vaciado la pipeta.
CUESTIONARIO PREVIO
1. ¿Qué es la velocidad de reacción química?
112
2. ¿Cuáles son los factores que intervienen en ella?
3. Define los conceptos de:
a) Temperatura
b) Concentración
RESULTADOS
BIBLIOGRAFÍA
HOJA DE INFORME
1. Elaboración de gráficas
2. Con los datos obtenidos, construya las siguientes gráficas:
3. Concentración en función del tiempo.
4. Concentración del tiosulfato en función de 1/T
5. Grafique el tiempo de precipitación contra 1/T (temperatura)
113
5. BIBLIOGRAFÍA
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