COORDINACIÓN ESTATAL DEL TELEBACHILLERATO DEL ESTADO DE HIDALGO DIRECCIÓN DE ACADEMIA M A N U A L D E PRÁ CTICA S D E Q U IM ICA I El PRESENTE TRABAJO SE ELABORA EN COORDINACIÓN Y COLABORACIÓN DE LOS SIUIENTES PLANTELES: AGUA BLANCA, ALMOLOYA, SAN BARTOLO, SINGUILUCAN Y TECOCOMULCO. JUNIO 2004 I N D I C E Pagina. Introducción Objetivo general Medidas y Normas de seguridad en el laboratorio ¿Qué hacer en caso de un accidente? Práctica 1. Conocimiento del material de laboratorio Practica 2. Uso de la balanza granataria Practica 3. Medición correcta de volúmenes en pipeta, probeta y matraz aforado UNIDAD I. Practica 4. Propiedades especificas o intensivas de la materia Practica 5. Medición cualitativa de la densidad de algunos líquidos. Practica 6. Un gas más ligero que el aíre y un gas más pesado que el aire. Practica 7. Fabricación de un plástico sintético. Practica 8. Elementos, compuestos y mezclas. Practica 9. Métodos de separación: Precipitación y Filtración. UNIDAD III. Practica 10. Obtención de oxígeno y cloro para observar sus propiedades. UNIDAD IV. Practica ll. Identificación de enlaces iónicos y covalentes. UNIDAD V. Practica 12. Obtención de un óxido no metálico y un ácido. Practica 13. Comprobación de acidez de una substancia. UNIDAD VI. Practica 14. Diferenciación de los tipos de reacciones químicas. Bibliografía. INTRODUCCIÓN Para comprender nuestro entorno, lo que nos rodea y se nos informa cotidianamente, es necesario estudiar a la naturaleza y lo que en ella ocurre. En nuestra vida cotidiana son múltiples los beneficios que recibimos, como resultado de la investigación científica y sus aplicaciones en la construcción de la ciencia y la tecnología. Basta para ello, con reflexionar acerca de las ventajas por utilizar diversos productos: alimentos enlatados, detergentes, fertilizantes, sal, azúcar, medicamentos –ya sea en forma de pastillas, ungüentos o inyecciones-, para curar diversas enfermedades que en tiempos pasados causaban gran mortandad entre los pueblos; o bien, las comodidades que proporciona el uso de la electricidad para hacer funcionar diversos dispositivos de uso generalizado en nuestros hogares, como el foco, la radio, la televisión, la licuadora, el refrigerador o la plancha entre muchos otros. En la actualidad resulta muy importante para los estudiantes de educación media superior, conocer la forma de cómo deben manejarse las sustancias químicas y los productos de las reacciones, así como los recursos no renovables y todo aquello que pueda causar deterioro al ecosistema (aire, agua y suelo). Día a día vemos cómo los recursos se agotan, el ambiente se destruye, la capa de ozono disminuye y desaparece, los bosques se acaban, los ríos, lagos y lagunas se contaminan con los desechos industriales y, por consiguiente, agotan la fauna y la flora marina; todo esto porque el ser humano no tiene un sentido de alta responsabilidad ante su entorno. Para tomar conciencia de todo esto te invitamos a cooperar en tu propio ámbito. Para cumplir con los objetivos de este manual es necesaria tu disposición para acatar las reglas de seguridad durante el desarrollo de las prácticas y para manejar con gran cuidado el material y equipo de laboratorio. El trabajo experimental que se realiza en el aula-laboratorio es de primordial importancia para comprender, e interpretar y encontrar respuestas al porqué de un fenómeno en estudio. Se demuestra que la experimentación puede realizarse en casa, en el aula o en el laboratorio, siempre y cuando se reúnan condiciones necesarias de orden, limpieza y disposición del material requerido para experimentar. Se considera la necesidad de contar con normas de trabajo y de seguridad, con el objetivo de hacer las cosas bien para evitar accidentes. Por último se indica qué hacer en caso de ocurrir un accidente en un laboratorio. OBJETIVO GENERAL El alumno estará capacitado para identificar, manipular, analizar y comprobar leyes, teorías, principios, fenómenos, propiedades y características de la materia y la energía; así mismo sabrá relacionar su propio aprendizaje con el desarrollo socioeconómico y ambiental del país. NORMAS Y MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO Recuerda que el trabajo de laboratorio complementa tu formación y por ello es muy importante que aproveches el tiempo de permanencia en el laboratorio de química. No te olvides que es extremadamente importante la seguridad y por lo tanto debes siempre seguir las indicaciones del profesor. En cualquier experiencia lo importante no es el resultado sino buscar la explicación del mismo, por ello no intentes hacer la típica "receta de cocina" sino que procura comprender y analizar los distintos pasos de la práctica. En la práctica, la mayor parte de las sustancias químicas de uso en el laboratorio caen dentro de una o más de las categorías anteriores, teniendo un grado de riesgo variable. Por tanto, deben manejarse con respeto (no con miedo), y de ahí la insistencia del profesorado en que se utilicen y adquieran buenas técnicas operatorias y medidas de precaución. Recuerde que posee un solo cuerpo, y que la química no necesita que se le convierta en un gran riesgo para ser una ciencia divertida y gratificante. CONSEJOS GENERALES 1- La mesa del laboratorio debe permanecer siempre limpia y seca. 2- Los residuos sólidos y papeles de filtro usados no deben arrojarse por la pileta. Se almacenarán en contenedores apropiados para ello. 3- Todas las llaves de agua, gases, trompas de vacío, equipos eléctricos, etc., deben estar apagados cuando no se estén utilizando. 4. Todas las operaciones que requieran el manejo de reactivos “nocivos para la salud” deben realizarse en vitrina. 5. Todo el material de vidrio será lavado escrupulosamente y secado después de finalizar cualquier experimento. 6. Todo el material de vidrio que no vaya a usarse deberá guardarse en las mesas de laboratorio. Nunca se almacenará encima de ellas. 7. Escuchar con atención las instrucciones de su asesor y realizar con cuidado y esmero las actividades experimentales. 8. Vigilar que exista ventilación adecuada. MEDIDAS DE SEGURIDAD • Conducta en el laboratorio 1. Excepto en caso de emergencia, queda terminantemente prohibido correr en los laboratorios, así como la práctica de juegos, bromas y demás comportamientos irresponsables. 2. No se puede comer, beber, ni fumar en los laboratorios. • Protección personal 1. Todos los alumnos irán provistos de bata. 2. Igualmente, todos los alumnos llevarán gafas de seguridad dentro del laboratorio. No use lentes de contacto, a menos que no tenga otra alternativa, si no tiene más remedio que usarlas, comuníqueselo a su monitor y ponga especial cuidado con sus ojos; si penetran líquidos corrosivos en ellos es esencial quitarse inmediatamente las lentes de contacto. Además las lentes blandas pueden absorber algunos vapores orgánicos. 3. No se deben oler los productos orgánicos, ni pipetear succionando con la boca ningún disolvente o disolución. Utilizar un aspirapipetas o una pera de goma. 4. Dé por supuesto que todos los disolventes son inflamables: aléjelos de cualquier fuente de calor. 5. Dé por supuesto que todos los ácidos y las bases son corrosivos y manéjelos con precaución. 6. Dé por supuesto que respirar vapores de disolventes puede tener efectos fisiológicos adversos. • Ubicación de los productos 1. Antes de usar un producto químico, consulte la etiqueta. 2. Los productos nunca se acumularán en las mesas de laboratorio o en las vitrinas. Siempre deberán retornarse a la estantería de donde se tomaron. 3. Todas las botellas, matraces, etc., que contengan reactivos o muestras, deberán estar perfectamente etiquetados y tapados. • Equipos de primeros auxilios Debe de existe un botiquín en el laboratorio, el cuál será usado previa autorización del asesor No debe utilizarse un reactivo sin haber leído previamente toda la información contenida en su etiqueta, prestando especial atención a los símbolos de peligrosidad y a las recomendaciones para su correcto manejo. Las etiquetas de disolventes y reactivos contienen una serie de símbolos de peligrosidad, de acuerdo con las normas vigentes en la Unión Europea, que deben tenerse en cuenta para el manejo de la sustancia. • Normas de trabajo para el laboratorio. Con el objetivo de que vayas aprendiendo cómo realizar tus actividades experimentales de manera correcta y para que evites en lo posible un accidente, considera lo siguiente: a) Para prender un mechero de Bunsen, primero se enciende un cerillo y se acerca a un lado del tubo del mechero. Después, poco a poco, se abre la llave del gas. La entrada de aire se regula abriendo o cerrando las ventanillas ubicadas en la parte inferior del tubo. La flama debe tener coloración azul, lo que indica que la mezcla de aire-gas es la correcta. b) Para evitar una reacción violenta entre un ácido y el agua, primero debe agregarse al recipiente esta última y después, poco a poco, agrega la cantidad de ácido que se requiere. Se debe deslizar el ácido sobre un agitador y continuamente mover la mezcla. c) Una varilla o alambre de cualquier metal debe calentare sujetándolo por medio de una pinza, nunca con la mano, para evitar quemaduras. d) Un tubo de ensayo debe calentarse tomándolo con unas pinzas y se cuida que la boca del tubo no esté orientada hacia ninguna persona, para evitar que la sustancia al calentarse salpique y produzca quemaduras. Un tubo de ensayo que vaya a calentarse en una llama, no deberá llenarse a más de la mitad de su capacidad y deberá moverse de un lado a otro con movimientos rápidos de la mano. e) Al hacer una conexión eléctrica, revisen que las conexiones estén bien hechas y recúbranlas con cinta aislante, además de verificar el buen estado del cable en todas sus partes. Ello evitará cortos circuitos y, por tanto, descargas eléctricas. f) Para medir la temperatura con un termómetro de laboratorio, deben cuidar que el bulbo que contiene el mercurio, permanezca sumergido en la sustancia a la que se requiera determinar su temperatura, ya que si sacan el bulbo, inmediatamente variará la temperatura y leerán una temperatura incorrecta. g) Para medir el volumen de un líquido contenido en una probeta, se debe colocar el ojo a la altura de la superficie libre del líquido. Como la superficie libre del líquido se curva por la fuerza de cohesión existente entre el líquidos y el vidrio, se forma lo que se llama un menisco cóncavo. QUE HACER EN CASO DE UN ACCIDENTE? Mientras que la corrosión, explosión y los incendios son riesgos claramente perceptibles, la toxicidad de un compuesto químico suele resultar menos evidente. El procedimiento más seguro para evitar sus efectos consiste en no permitir que ninguna sustancia extraña a nuestro organismo penetre en él. Merece la pena señalar que el globo ocular es la zona corporal a través de la cual las sustancias químicas se absorben más rápidamente, así como que la mayoría de los disolventes orgánicos, debido a su volatilidad, son particularmente peligrosos y se ha de evitar siempre la inhalación de sus vapores, además del contacto con la piel. • Deben avisar inmediatamente a su asesor. • Revisen que exista un botiquín de primeros auxilios en su salón de clase y también uno en el laboratorio. En caso de no ser así, póngase de acuerdo para que, entre todos aportes los materiales y medicamentos necesarios para conformar su botiquín. • Es importante saber que si se produce una quemadura en la piel ocasionada por un ácido o por contacto con una parrilla o cualquier otra fuente de calor, se debe lavar la parte afectada con agua abundante, después se le unta aceite y se debe acudir con un medico a la brevedad posible para que la revise. Práctica 1. Conocimiento del material de Laboratorio Objetivo. El alumno identificará el material mas frecuentemente utilizado en el laboratorio de Química, y anotará su uso, con lo cual adquirirá la destreza para limpiarlo. Introducción. Es muy importante que el alumno se familiarice con cada uno de los aparatos, sustancias químicas, el equipo y el material frecuentemente utilizados, pues dominándolos pueden llegar a seleccionarlos y manejarlos adecuadamente, con lo cual desarrollará la habilidad necesaria para realizar las practicas de este manual. Además de conocer los nombres y los usos del equipo del laboratorio, debe aprender a utilizar las técnicas de cuidados necesarios para limpiarlos y conservarlos en buen estado. Material: Equipo de uso común en el laboratorio Material de laboratorio Detergente Procedimiento: 1. Mostrar los diferentes materiales de laboratorio e indicar el nombre y los usos de cada uno. El alumno hará una representación gráfica anotando los diferentes usos que tienen los materiales y efectuara el lavado correcto de 5 recipientes de vidrio. Nombre Observaciones: Conclusiones: Dibujo Uso Tema: Introducción (Conocimiento de material de laboratorio) Practica 2: Uso de la balanza granataria Objetivo: El alumno conocerá el uso de la balanza granataria y procederá a pesar objetos, adquiriendo destreza que le permitirá el uso correcto para abordar procedimientos prácticos en el laboratorio. Introducción. Balanza, dispositivo mecánico o electrónico empleado en laboratorios, empresas e industrias para determinar el peso o la masa (debido a la relación que existe entre ambas magnitudes) de un objeto o sustancia; también puede denominarse bascula en algunos casos. El mecanismo para pesar mas sencillo es la balanza de brazos iguales. Algunas balanzas modernas que emplean los mismos principios que la balanza de brazos iguales o la romana, pueden efectuar pesadas muy precisas. Las balanzas de precisión empleadas en laboratorios científicos son capaces de determinar el peso de pequeñas cantidades de material con una precisión de una millonésima de gramo. Materiales - Balanza granataria 5 diversos objetos a pesar Procedimiento 1.Coloca la balanza en una base horizontal. 2. Calibrar la balanza a cero con el tornillo de calibración que se encuentra debajo del plato porta muestras (una vez calibrada procura que no se cambie de lugar, de lo contrario calibrar nuevamente). 3. En forma individual pesa los cinco diferentes objetos en tres ocasiones cada uno, discute con tus compañeros y anota tus resultados. Conclusiones. Escribe tus conclusiones y discute con tus compañeros acerca de sus resultados. Actividad. • • Investiga en que consisten los conceptos de precisión y exactitud. Entrega un reporte a tu asesor docente. Tema: Introducción (Conocimiento de material de laboratorio) Practica 3 : Medición correcta de volúmenes de pipeta, probeta y matraz aforado Objetivo: El alumno conocerá el material de laboratorio que es utilizado para medir volúmenes, utilizara dicho material y tendrá la oportunidad de comprobar su utilidad. Introducción. Al medir volúmenes, se debe considerar que los líquidos forman un Meñisco en el recipiente que los contiene; este será más grande o más pequeño conforme al diámetro de la boca del recipiente. El material más confiable para preparación de soluciones es el matraz aforado. La forma del meñisco y la forma correcta de apreciarlo se ilustra a continuación: Por ejemplo, si se desean medir 25 ml de un liquido en una probeta, aprecia lo que se propone. Materiales y substancias - Agua - Pipeta 10 ml - Probeta Aforo 25 ml. - Matraz aforado 100 ml Procedimiento 1) Mide con la pipeta 10 ml de agua y viértelos en el matraz aforado Repite esta operación hasta llenar el matraz en su marca de aforo 2) Observa tus resultados en la marca del matraz y discute con Tus compañeros la forma correcta de medir volúmenes. 3) Con ayuda de la probeta realiza la misma operación del paso 1 y 2. Observaciones Conclusiones Realiza tus dibujos y anota tus conclusiones. Actividad. Entrega un reporte a tu asesor docente que incluya las aplicaciones del material para medir volúmenes en la industria. UNIDAD I. MATERIA Y ENERGÍA. Tema: 1.2.3. Propiedades Específicas. Practica 4: Propiedades específicas o intensivas de la materia. Objetivo: Determinar el valor de algunas de las propiedades especificas o intensivas de la materia, de tal manera que podamos identificar una sustancia de otra. Introducción: La masa presenta propiedades generales y específicas. Las generales, también llamadas extensivas, son aditivas y las presenta toda sustancia, pues dependen de la cantidad de masa en estudio y son, por ejemplo: masa, el peso, la inercia, la longitud, el volumen, a divisibilidad, etc; no nos sirven de mucho en cuanto a su valor para identificar una sustancia. Las propiedades específicas o intensivas sí nos sirven para identificar o diferenciar una sustancia de otra. Su valor es específico y no depende de la cantidad de masa en estudio, ejemplos: temperatura, densidad, color, índice de refracción, puntos de fusión y ebullición, poder oxidante y reductor, acidez, dureza, solubilidad, presión de vapor, etc. Materiales y Substancias: • • • • • • • • • Un pliego de cartoncillo grueso, pero flexible Una cinta adhesiva Una lámpara de alcohol o mechero de bunsen Una regla graduada 200 g de sal 200 g de arena 100 ml de leche 100 ml de aceite comestible Agua • • • • • • • Un termómetro de mercurio Un soporte completo o tripié con tela de alambre 200 g de azúcar Una balanza 3 vasos de unicel o plástico Un vaso de precipitados de 250 ml Una hoja de papel delgado Procedimiento: 1. Formar equipos de 4 personas. 2. Con el cartoncillo grueso construyan tres cubos iguales de cuatro centímetros de cada uno de sus lados. Péguenlos y refuércenlos con la cinta adhesiva. 3. Determinen el volumen de uno de los cubos, que será el mismo que tengan los otros dos ya que son iguales. Para ello recuerden que V=l3 Escriban el valor que calcularon en una libreta especial para sus actividades experimentales. 4. Llenen los cubos, uno con azúcar, otro con sal y el tercero con arena. 5. Con la balanza determinen la masa en gramos, de cada cubo y anoten su valor. Masa del cubo de azúcar Masa del cubo de sal Masa del cubo de arena ¿Observan que, no obstante que los tres cubos tienen el mismo volumen, su masa es diferente? ¿Cómo explican este hecho? 6. Dividan el valor de la masa en gramos de cada cubo entre su volumen expresado en centímetros cúbicos y anoten el valor obtenido en g/cm3. Masa del cubo con azúcar = Volumen del azúcar Masa del cubo con sal = Volumen de la sal Masa del cubo con arena = Volumen de la arena ¿Cuál de los tres cocientes les da mayor resultado? ¿Cuál de los tres cocientes les da menor resultado? ¿Cómo explican el porqué de que los cuerpos diferentes pueden tener el mismo volumen, pero sea distinta su masa? 7. Marquen con números del 1 al 3 los vasos de unicel o plástico. Con la balanza determinen su masa en gramos y anótenla: Masa del vaso 1 Masa del vaso 2 Masa del vaso 3 8. Ayudándose con un vaso de precipitados, agréguenle 100 ml de agua al vaso 1, 100 ml de leche al vaso 2 y 100 ml de aceite al vaso 3. 9. Con la balanza, determinen la masa en gramos de los 100 ml de agua, incluyendo al vaso que la contiene y midan la masa de los 100 ml de agua, solos. Para ello, restar a la masa total, es decir, el valor de la masa de los 100 ml de agua incluyendo el vaso, la masa del vaso solo. Escriban su valor: Masa de los 100 ml de agua = Repitan el procedimiento y determinen la masa de los 100 ml de leche y de los 100 ml de aceite. Anoten sus valores: Masa de los 100 ml de leche = Masa de los 100 ml de aceite = 10. Dividan el valor de la masa, en gramos, de cada líquido entre su volumen en centímetros cúbicos y anoten el valor obtenido en g/cm3. Masa del agua = Volumen del agua Masa de la leche = Volumen de la leche Masa del aceite = Volumen del aceite ¿Cuál de los tres cocientes les da mayor resultado? ¿Cuál les da menor resultado? ¿Cómo explican el porqué los líquidos diferentes pueden tener el mismo volumen, pero su masa distinta? Al conocer el valor del cociente que resulta de dividir la mas de una sustancia entre el volumen que ocupa, ¿creen que se pueda identificar dicha sustancia? Sí o no, ¿por qué? 11. Con la balanza midan 100 g de sal colocados sobre el papel delgado. Ahora midan con el vaso de precipitados un volumen de 100 ml de agua y determinen con el termómetro su temperatura y anótenla. Agreguen, poco a poco, sal al agua y agiten la mezcla vigorosamente hasta que observen que ya no se disuelve en el agua. Determinen la cantidad de sal que se disolvió en los 100 g de agua a la temperatura que determinaron. Para ello, midan con la balanza la masa de sal que les quedó en el papel y réstenle a los 100 g que tenían originalmente. Escriban la cantidad de sal que puede ser disuelta en 100 ml de agua a la temperatura medida. Repitan el mismo procedimiento, pero ahora calienten el vaso de precipitados con los 100 ml de agua a una temperatura de 60º C, con una lámpara de alcohol o un mechero de bunsen. Escriban la cantidad de sal que puede ser disuelta en 100 ml de agua a esa temperatura. ¿Cómo influye la temperatura en la cantidad de sal que puede ser disuelta en 100 ml de agua? 12. Viertan 150 ml de agua en un vaso de precipitados y póngalo a calentar. Determinen con el termómetro la temperatura a la que hierve el agua y escríbanla. Sigan calentando el agua durante otros tres minutos después de que comenzó a hervir, vuelvan a medir la temperatura y escríbanla: ¿Cambia el valor de la temperatura de un liquido, si se sigue calentando después de que comienza a hervir? Si pusieran a hervir alcohol, creen que la temperatura a la cual hierve será mayor, igual o diferente a la temperatura a la cual hierve el agua, y por qué? ¿Creen que si se conoce la temperatura a la cual hierve un liquido en un determinado lugar, por ejemplo a nivel del mar, es posible identificar de qué liquido se trata? Sí o no, ¿por qué? 13. Intercambien ideas y propongan un procedimiento para determinar la temperatura a la cual se funde el hielo, es decir cuando el agua del estado sólido pasa al liquido y escríbanlo. De igual manera, propongan un procedimiento para determina r la temperatura a la cual se funde la parafina de una vela y escríbanlo. ¿Podrían identificar de qué sólido se trata, si conocen la temperatura a la cual se funde en un determinado lugar, por ejemplo, a nivel del mar? Sí o no, ¿por qué? Conclusiones: Tema: 1.2.4. Fenómenos Físicos. Practica 5 : Medición Cualitativa de la Densidad de algunos Líquidos Objetivo: El alumno comprobara la densidad de algunos líquidos a través de la medición cualitativa de sus densidades. Introducción En las soluciones casi siempre existe un límite en la cantidad de sustancia disuelta (soluto) por el solvente. Sin precisar cantidades se dice que una solución es diluida cuando la cantidad de soluto que forma parte de las soluciones es pequeña. Una solución es concentrada cuando la cantidad de soluto es grande. La solución saturada es aquella que contiene la mayor cantidad posible de sustancias disueltas. Solución sobresaturada es la que por acción de energía calorífica, se logra la mayor disolución de una mayor cantidad de substancia, sin embargo, al volver a la temperatura ambiente cristaliza el excedente de soluto. La concentración (proporción de soluto que constituye la solución) se acostumbra a expresar en términos cuantitativos en: • • • Soluciones en por ciento. % Expresa el número de gramos del soluto en 100 gr de solución. Solución molar. M. Un mol de soluto/litro de solución. Solución normal. N. Un eq.gr. de soluto / litro de solución. Materiales y substancias: • • • • • • Agua de mar Agua destilada Alcohol etílico 3 vasos de precipitado 2 popotes Pedazo de plastilina Procedimiento 1.- Formar un pequeño densímetro. Los popotes se cortan de tal manera que sean de igual tamaño, posteriormente se toma un pedazo de plastilina y se forman tres círculos para los tres popotes del mismo tamaño y se colocan en los extremos de los popotes. Popote Densímetro Plastilina 2.- En los vasos de precipitado se colocan las sustancias (200- 250 ml), identificando cada una de ellas. Agua Destilada A} Alcohol Etilico Agua de Mar 3.- Se introducen nuestros densímetros en cada uno de los vasos de precipitado. Substancia 1 Substancia 2 Substancia 3 Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: 1.- ¿Por qué flota el densímetro en los 3 líquidos? 2.- ¿Por qué flotan en forma diferente? 3.- ¿Cuáles son las densidades del agua destilada y alcohol etílico? Tema: 1.2.4. Fenómenos Físicos. Práctica 6 : Un gas más ligero que el aire y un gas más pesado que el aire Objetivo: El alumno identificara las diferencias que existen entre diferentes ases a través de las características de cada uno de ellos. Introducción La densidad de un cuerpo, es la relación entre la masa y el volumen de dicho cuerpo. La densidad de sólidos y líquidos, es la masa (en gramos) de un centímetro cúbico o mililitro de ese cuerpo. La densidad de los gases, es la masa (en gramos) de un litro del gas. La densidad del aire es igual a 1.18g/L (1.18 gramos por cada litro) Materiales y substancias • • • • • • • Acido clorhídrico Limadura de fierro Acido acético Bicarbonato de sodio 6 globos (tamaño mediano) Hilo 2 botellas anchas , con entrada de rosca. Se suiere las botallas sean de vidrio. Procedimiento 1.- Se pone en una de las botellas la limadura de fierro y en la otra el bicarbonato de sodio. Bicarbonato De sodio 2.- Se tienen listos el ácido acético y clorhídrico, los dos diluidos. limadura de Fe Acido acético diluido Acido clorhídrico diluido 3.- Se agrega el ácido clorhídrico a la limadura de hierro e inmediatamente después se coloca uno de los globos en la entrada de la botella y se sostiene con los dedos, se deja un tiempo para que ocurra la reacción química entre el metal y el ácido, obteniéndose el hidrogeno que es el gas contenido en el globo, posteriormente el globo se retira y se amarra. 4.- Se agrega el ácido acético al bicarbonato de sodio e inmediatamente después se coloca uno de los globos en la entrada de la botella y se sostiene con los dedos, se deja un tiempo para que ocurra la reacción química entre el bicarbonato de sodio y el ácido acético, obteniéndose el bióxido de carbono que es el gas contenido en el globo, posteriormente el globo se retira y se amarra. 5.-Se infla un tercer globo, pero este se inflara con aire. 6.- Amarra los globos con el hilo y déjalos libres. Observaciones Conclusiones Cuestionario 1.- ¿Por qué los globos se mantienen a diferentes alturas? 2.- ¿Al derramarse petróleo en mares y océanos, ¿el peligro para aves y mamíferos marinos es el mismo que para peces y otros organismos que viven en el fondo del mar o es diferente? ¿por qué? 3.- ¿ Por qué es relativamente fácil retirar el petróleo derramado en mares y océanos? Tema: 1.2.5. Fenómenos químicos Practica 7 : Fabricación de un plástico sintético. Objetivo: El alumno identificara las propiedades físicas y químicas de la materia, sus fenómenos y cambios mediante la identificación de sus características. Introducción Podemos decir que en una reacción química en donde se produce un fenómeno químico, se distingue de un fenómeno físico por lo siguiente: a) Son procesos en los que las substancias que intervienen se transforman en otras de naturaleza distinta de la de aquellas con las que se inicio el proceso. b) En una reacción química: Si se desprende energía el proceso es exotérmico y si se consuma el proceso es endotérmico. c) A diferencia de lo que ocurre con los fenómenos físicos, los cambios químicos son difíciles de invertir, es decir, volver a obtener las substancias originales. Materiales y Substancias: 20ml de resistol 850 Color vegetal Agua Detergente, bórax, almidón Agitador Procedimiento 1. Coloca 20ml de resistol en un vaso de vidrio, agrega color artificial 2. Mezcla perfectamente hasta que el color sea parejo 3. Agrega un chorrito de la solución de detergente, bórax y almidón (previamente preparada con una cucharadita de cada uno y 15ml de agua), a la mezcla del obtenida del paso 2. 4. Cuando la mezcla se despegue del recipiente, colócala en tus manos que habrás humedecido con la misma solución. 5. Amásala hasta que tenga la consistencia deseada para formar una pelota (puedes formar cualquier figura). Observaciones Conclusiones Cuestionario 1.Con la formación de la pelota, identifica y describe si se trata de un fenómeno físico o químico. ¿Por qué? 2.Describe las características de las substancias que utilizaste. 3. ¿Cuáles son la propiedades físicas que presenta la pelota? Tema: 1.2.8. Elementos, compuestos, y mezclas Practica 8: Elementos, compuestos y mezclas. Objetivo: Aprender compuestos a manejar algunos elementos químicos mezclas y Introducción: Las sustancias son los materiales con los que trabaja el químico y pueden ser puras o no. Las sustancias puras se clasifican en elementos y compuestos. Los elementos son sustancias simples que no pueden descomponerse por métodos químicos ordinarios en algo más sencillo. En la actualidad se conocen 109 elementos diferentes, 92 de los cuales son naturales y el resto artificiales. La mínima unidad material que puede existir representando las características de un elemento, el átomo. Un elemento tiene átomos iguales entre sí y diferentes a los de otro elemento. Los compuestos son sustancias que resultan de la unión química de dos o más elementos en proporciones definidas, se combinan de tal manera que ya no es posible identificarlos por sus propiedades originales e individuales y sólo una acción química los puede separar. Las mezclas son el resultado de la unión física de dos o más substancias (elementos o compuestos) que al hacerlo conservan sus propiedades individuales. La composición de las mezclas es variable y sus componentes siempre podrán separarse por medios físicos o mecánicos. Materiales y Substancias: • • • • • • • Una pinza para tubo de ensayo Un mechero de bunsen o lámpara de alcohol Cinco frascos pequeños de vidrio Una tela de alambre con asbesto Dos goteros Un rejoj con segundero Una espátula o una navaja • • • • • • • • • • • • 20 Una balanza granataria Dos tubos de ensayo de 16x150mm 6 g de azúcar 6 g de sal 25 ml de alcohol etílico 30 ml de aceite comestible 4 g de bicarbonato de sodio 30 cm de alambre de hierro 30 cm de alambre de cobre 10 ml de vinagre una papa cruda 20 ml de yodo líquido ml del leche Procedimiento: 1. Observen cada una delas sustancias Intercambien ideas y anoten información, si se trata de un elemento, o un compuesto, o una mezcla. Alcohol______________________ Hierro_________________________ Azúcar______________________ Vinagre________________________ Sal_________________________ Papa__________________________ Aceite_______________________ Yodo líquido_____________________ Bicarbonato___________________ Leche____________________________ Cobre________________ 2. Con pinza sujeten un extremo del alambre de cobre. Enciendan el mechero de bunsen y coloquen el alambre sobre la flama para calentarlo en un solo punto hasta obtener un color negro. Dejen enfriar el alambre, colocándolo encima de la tela de alambre con asbesto. Después raspen con la espátula o navaja la parte negra del alambre. Obsérvenla y constaten: ¿el polvo negro que rasparon es un elemento o un compuesto y por que? 3.En un frasco de vidrio coloquen 2g de bicarbonato de sodio y agreguen lenta mente 20 gotas de vinagre (ácido acético) para que observen qué sucede. Describan lo que observan: ¿Se formaron nuevas sustancias? Sí o no por qué 4. En otro frasco repitan el punto anterior, pero en lugar de ponerle bicarbonato de sodio, agreguen 2 g de harina y después las gotas de vinagre. ¿Qué observan? ¿Podrían diferenciar entre una muestra de harina y otra de bicarbonato, con base en lo observado? Sí o no y por qué. 5. Partan la papa a la mitad y sobre su pulpa agreguen una o dos gotas de yodo líquido. Describan lo que observan. 6. Coloquen 30 ml de aceite comestible en un frasco de vidrio y agréguenle 30 ml de agua. Agiten las dos sustancias y déjenlas reposar tres minutos. Describan lo que observan y cómo lo explican. 8.Coloquen en un frasco de vidrio 50 ml de agua, agréguenle 3 g de azúcar. Agítenlo y describan lo que observan. 9. Repitan el punto anterior en otro frasco, pero ahora agreguen sal al agua. Describan, ¿qué sucede y cómo lo explican? Observaciones: a) Al raspar con la espátula o una navaja la parte negra del alambre, obtuviste un polvo negro. Éste es un compuesto químico llamado óxido de cobre y que se produjo al combinarse químicamente el oxígeno del aire con el cobre una vez que calentamos el alambre. b) Al agregarle el vinagre al bicarbonato de sodio, se produce un cambio químico al combinarse los dos compuestos y se transforman en tres nuevos compuestos químicos: el acetato de sodio, el dióxido de carbono y el agua. En el frasco de vidrio queda una mezcla de acetato de sodio y agua, ya que el dióxido de carbono se desprende. Cabe señalar que trabajaste con compuestos químicos, formados por los elementos C, H, O, y Na. c) La papa se combina químicamente con el yodo, esto se debe al almidón que es un compuesto químico contenido en ese tubérculo en un 15%, por ello produce una coloración azul-violeta. d) Al agregarle agua al aceite, observan que se forma una mezcla heterogénea y después de dejarla reposar, se separan las dos sustancias ya que no se disuelve una en otra, es decir, no se mezclan entre sí al estar en contacto. e) Al agregar azúcar al agua y agitar las dos sustancias, observaron que el azúcar se disuelve en el agua para formar una mezcla homogénea. Lo mismo sucede al agregarle sal al agua. Decimos que se forma una mezcla homogénea porque los componentes se distribuyen uniformemente y toda la mezcla tiene las mismas propiedades. Sin embargo, las sustancias no se combinan químicamente, por ello conservan cada una de sus respectivas propiedades físicas y químicas. Conclusiones: Tema: 1.2.9. Métodos de separación de mezclas. Practica 9 : Métodos de separación: Precipitación y filtración. Objetivo: Conocer con claridad las operaciones de precipitación, filtración y lavado, básicas en los procesos químicos, y aplicar correctamente las técnicas utilizadas. Introducción: La precipitación es una operación eficaz y sencilla utilizada en el laboratorio para obtener sustancias insolubles, o muy poco solubles. Tiene lugar al mezclar dos disoluciones que contiene cada una, una especie reaccionante de la reacción de precipitación. Si en el transcurso de la reacción la concentración de los reaccionantes llega a superar el producto de solubilidad correspondiente, se producirá la precipitación. Vamos a analizar el caso de una sustancia insoluble. Sean dos disoluciones de carbonato sódico (Na2CO3) y de cloruro cálcico (CaCl2), ambas sales están totalmente disociadas. Al mezclarlas, los iones presentes Na+, CO32-, Ca2+, y Clse pondrán en contacto, pudiendo dar lugar a NaCl y CaCO3 . El carbonato cálcico es insoluble y por tanto comenzará a precipitar casi instantáneamente al ser muy pequeño su producto de solubilidad. Na2CO3 = 2 Na+ + CO32- CaCl2 = Ca2+ + 2 ClCO32- + Ca2+ = CaCO3 La siguiente operación después de obtenido el producto es separar la fase sólida de la líquida. A esta operación se le llama filtración. A continuación se realiza el lavado. Esta operación se realiza usando pequeñas cantidades del disolvente para evitar que algo de líquido sobrenadante quede adherido al precipitado. Material y Substancias: Mechero Bunsen con trípode y tela metálica Balanza Vasos de precipitados de 100 ml Embudo de vidrio Embudo Buchner Papel de filtro Varilla de vidrio Matraz quitasato de 250 ml; trompa de vacío. Carbonato sódico Cloruro cálcico. Procedimiento: 1. Se pesan unos 5 g de CaCl2 con la mayor rapidez posible. Por ser una sustancia muy higroscópica absorbe agua del aire con gran rapidez, dificultando su pesada. Se disuelve en la cantidad más pequeña de agua que sea posible. Se realizan los cálculos según la reacción [1] para conocer la cantidad de Na2CO3 necesaria, pesando ésta con ligero exceso. Disolviéndola también en la menor cantidad de agua posible. Se calientan ligeramente, por separado, las dos disoluciones hasta unos 50ºC y se vierte la disolución de carbonato sódico sobre la de cloruro cálcico, agitando primero la mezcla con una varilla y dejándola después reposar hasta que esté fría. 2. A continuación se lleva a cabo la filtración. Ésta se puede realizar de dos formas: a presión normal o a presión reducida, es decir a vacío. En el primer caso se utiliza un embudo de vidrio y un trozo de papel de filtro. Una vez colocado el papel sobre el embudo se vierten sobre él unos mililitros del disolvente empleado (en este caso agua destilada), con objeto de que el papel se adhiera a las paredes del embudo. A continuación se verterá la mezcla reaccionante. 3. En el caso de la filtración a vacío se utilizará un embudo Buchner, de porcelana, con su papel de filtro correspondiente, y como recipiente un matraz quitasato, especial para vacío, conectado con una goma a la corriente de agua que produce el vacío. 4. Una vez montado el sistema se toma el vaso de precipitado que contiene la mezcla fría, y ayudándose de una varilla, se comienza a verter dicha mezcla sobre el embudo. La succión que produce la trompa de vacío hará que el líquido pase con rapidez. Para evitar pérdidas de precipitado, se lavará el vaso de precipitado con agua destilada para arrastrar todo. 5. A continuación, se lavará el precipitado con pequeñas porciones de disolvente sin dejar de succionar con la trompa de vacío. 6. El precipitado se recoge sobre una cápsula de porcelana y se deja secar en la estufa. Observaciones. Conclusiones: Cuestionario: 1. Explica con tus propias palabras las operaciones de precipitación y filtración. 2. Las operaciones de precipitación y filtración son métodos de separación de mezclas químicos o mecánicos. Explicar brevemente ¿por qué? UNIDAD III. CLASIFICACIÓN PERIODICA DE LOS ELEMENTOS. Tema: 3.3.1. Propiedades de los metales y no metales. Practica 10 : Obtención de oxigeno y cloro para observar sus propiedades. Objetivo. Que el alumno distinga las propiedades de los no metales: oxigeno y cloro Introducción: A medida que se fueron descubriendo los elementos químicos, se observaron ciertas semejanzas entre ellos. En1869 Mendeleiev dio a conocer una clasificación en la que relacionaba las propiedades de los elementos con sus pesos atómicos .Posteriormente, con la utilización de los rayos x Se descubrieron los números atómicos de mas elementos y Henry Moseley, en 1914 mostró que el Numero atómico era la propiedad ordenadora entre los elementos. También se encontraron diferencias entre los diferentes elementos. Materiales y Substancias: Un vaso de precipitados de 100 ml 1 gramo de clorato de potasio Un vidrio de reloj 50 ml de agua oxigenada 5 gramos de bióxido de mangan 10 ml de HCl concentrado Procedimiento: 1. En el vaso de precipitados deposita el agua oxigenada, después deposita el bióxido de manganeso como puedes ver el agua oxigenada empieza a burbujear. 2. Inmediatamente coloca el vidrio de reloj sobre el vaso, cuando ya no haya burbujas acerca una paja encendida pero que no tenga flama. 3. Quita el vidrio de reloj, veras que la pajilla vuelve a encenderse esto se debe a que el gas que se obtuvo es comburente. 4. Vuelve a tapar el vaso, luego quita la tapa otra vez y vuelve a acercar la pajilla y la pajilla vuelve a encenderse. Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: 1.- ¿Que función crees que desempeña el bióxido de carbono? 2.- ¿que gas crees que se generó? 3.- Con ayuda de tu profesor completa la reacción H2 O + MnO2 _________________ Realiza este otro experimento 1. Monta el aparato que se muestra en la figura 2. Coloca en el matraz 1 gramo de MnO2 y ciérralo con un tapón que tiene adaptado el tubo de desprendimiento y un embudo de seguridad. 3. Coloca en el embudo 10 ml de HCl observa el gas que se forma, es cloro cuyo numero atómico es 17. 4. Acerca un pedazo de papel rojo o azul y observa lo que sucede, anota tus observaciones y escribe la reacción HCl + MnO2 ______________ UNIDAD IV. ENLACES QUÍMICOS. Tema: 4.2.1. y 4.2.2. Enlace iónico y covalente. Practica 11 : Identificación de enlaces iónicos y covalentes Objetivo: Al finalizar la practica, el alumno, en función de las propiedades de una substancia, determinara el enlace y la polaridad de éste. Introducción: Los átomos de un compuesto químico se encuentran unidos entre sí, mediante fuerzas de atracción, a las cuales se les denomina enlace químico. La unión de los elementos de la tabla periódica genera partículas como: moléculas, radicales o iones. Una de las características principales de los gases nobles e inertes es su extrema estabilidad, debido a que sus niveles energéticos se encuentran completos. El enlace iónico se forma entre dos átomos, uno positivo (metálico) y otro negativo (No- metálico). El enlace covalente puede ser: polar, no-polar o coordinado. Se realiza entre dos no-metales, con sus diferentes variaciones entre cada uno de ellos. También existe el enlace metálico y se lleva a cabo cuando se combinan dos o mas elementos metálicos. Y el enlace por puente de hidrogeno que tiene propiedades muy importantes. Materiales y Substancias: 4 vasos de precipitados de 100 ml 25ml de solución de azúcar circuito eléctrico abierto 25ml de ácido clorhídrico 25 ml de solución de cloruro de sodio 25ml de agua destilada Procedimiento: 1. En 4 vasos de precipitados de 100 ml agrega las siguientes soluciones; en el primero 25ml de agua destilada; en el segundo, solución de cloruro de sodio; en el tercero, solución de azúcar, y en el cuarto ácido clorhídrico. 2. Mide la conductividad eléctrica introduciendo en cada una de las soluciones las terminales de cobre, cerrando el circuito. Anota lo que ocurre. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Completa lo siguiente: Conductor eléctrico Solución de cloruro de sodio Solución de azucar Acido clorhídrico Agua destilada Observaciones: Conclusiones: Polar / no polar Cuestionario 1.-¿Cómo distingues un tipo de enlace ? 2.-¿ Por que crees que los compuestos iónicos conducen electricidad? 3.- ¿Cuantos electrones participan átomos? en un enlace covalente doble entre dos UNIDAD V. NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS Tema: 5.2.4. y 5.2.6. Oxidos no metálicos y oxiácidos. Practica 12 : Obtención de un oxido no metálico y un ácido. Objetivo: Que l el alumno repase las reglas par dar nombre y formula química a los óxidos no metálicos, ácidos y sales. Que experimente con reacciones que den como productos este tipo de compuestos. Introducción: L a tabla periódica larga ha sido el resultado de muchos años de investigación; de igual manera, la nomenclatura de los elementos químicos también se llevo bastantes años para llegar a la nomenclatura actual. Es muy importante conocer los símbolos de todos lo elementos ya que estos nos proporcionan bastante información, para poderlos manejar adecuadamente; en la nomenclatura de los anhídridos es indispensable para utilizarla adecuadamente. Materiales y Substancias: Cucharilla de combustión 0.1 gr. de azufre matraz de Erlenmeyer con tapón de corcho agua caliente mechero de alcohol de de Bunsen papel tornasol azul Procedimiento: 1. Toma 0.1 gr. de azufre y colócalo en una cucharilla de combustión, llévala a la flama del mechero. 2. Cuando se observe una flama azul, introduce la cucharilla en el matraz Erlen Meyer que contiene 50ml de agua a 50°C 3. Agita constantemente durante 3 minutos y ten cuidado de que la cucharilla no toque el agua, introduce una tira de papel tornasol azul. Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: Completa las siguientes reacciones: S + O2 SO2 + H2O Anota el nombre de los productos de las reacciones anteriores Con qué otros nombres se conocen óxidos no metálicos Que le ocurrió al papel tornasol __________________________________________________________________ Experimento 2. Materiales y Substancias: Papel tornasol azul 1ml de solución de cloruro de bario a 2% Tubo de ensayo 2ml de ácido sulfuroso del experimento 1 2 gotas de indicador de anaranjado de metilo Procedimiento: 1. En un tubo de ensayo coloca 1 ml de solución de cloruro de bario y agrega 2ml de ácido sulfuroso preparado anteriormente. 2. Agita violentamente durante varios minutos e introduce una tira de papel azul tornasol observa lo que pasa y agrega 2 gotas de anaranjado de metilo Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: Completa la siguiente reacción: H2 SO3 + Ba Cl2 ¿Que le ocurrió al papel tornasol? _______________________________________________________ ¿Para que se utilizó el anaranjado de metilo? ______________________________________________ Tema: 5.2.6. Oxiácidos. Practica 13 : Comprobación de acidez de una substancia. Objetivo: El alumno comprobará la acidez de una substancia (vinagre), utilizando el método analítico. Introducción: El vinagre es un producto natural que se obtiene del vino por acción de unas bacterias conocidas como Acetobacter aceti. Estos microorganismos oxidan el etanol del vino hasta convertirlo en ácido acético. De esta oxidación sacan energía para su metabolismo, del mismo modo que nosotros oxidamos la glucosa hasta CO2 y H2O. Materiales y Substancias: Matraz Erlenmeyer Bureta Vinagre blanco Agua Agua destilada Disolución alcohólica de fenolftaleína Procedimiento: 1. Tomar 50 ml de vinagre con una pipeta y diluirlos en agua hasta un volumen de 500 ml. Agitar con el matraz tapado para homogeneizar la disolución. 2. Tomar 25 ml de la disolución anterior con una pipeta y depositarlos en un matraz erlenmeyer. 3. Añadir unos 50 ml de agua destilada. No es necesario medirlos porque no interviene en la reacción y sólo se usan para aumentar el volumen y para que la valoración sea más cómoda. 4. Añadir también 3 o 4 gotas de disolución alcohólica de fenolftaleína. 5. Llenar la bureta de disolución de NaOH (0,1 M), cuidando que no queden burbujas de aire. 6. Valorar la disolución problema de vinagre hasta que la fenolftaleína vire a rojo. Anotar entonces la cantidad añadida desde la bureta. 7. Efectuar los cálculos correspondientes para averiguar la concentración en ácido del vinagre Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: 1. Identifica la substancia conocida y desconocida del experimento. 2. ¿Cual es la concentración del NaO (hidróxido de sodio)? 3. ¿Cuál es la concentración del vinagre?, Aplica la siguiente formula. V1 M1 =B V2 M2 4. Basándose en la escala de pH determinar si el vinagre es una ácido fuerte o débil. UNIDAD VI. REACCIONES QUÍMICAS INORGÁNICAS. Tema: 6.1.4. Tipos de Reacciones. Practica 14 : Diferenciación de los tipos de reacciones químicas. Objetivo: Que el alumno experimente con reacciones químicas y en función de las mismas y de la ecuación que representa a cada una de ellas, las clasifique en reacciones de síntesis simple sustitución, análisis y doble sustitución. Introducción: Las substancias se pueden combinar unas con otras mediante 4 tipos de reacciones fundamentales: Síntesis, análisis, simple sustitución y doble sustitución además debemos conocer las formulas que se van a utilizar. También debemos conocer los símbolos utilizados en las reacciones (g) gas, (l) liquido y (s) sólido, mas otros símbolos. Materiales y Substancias: Dos tubos de ensayo de 15 x 150mm 0.1 gr de oxido de calcio (CaO) un popote 5ml de agua destilada (H2O) Procedimiento: 1. En un tubo de ensayo coloca o.1gr de oxido de calcio y agrega 5ml de agua, agita con fuerza y observa. 2. Decanta el líquido pasándolo a otro tubo de ensayo. En este tubo introduce hasta el seno del líquido un popote y procede a soplar, observa lo que ocurre. Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: Que gas se formó al soplar en el agua de cal __________________________________ Completa las siguientes reacciones: CaO + Ca(OH)2 + H2O CO2 → → Experimento 2. Material y Substancias: Dos tubos de ensayo de 15 x 150mm Papel tornasol rojo y azul Pinza para tubo de ensayo 0.5 gr de carbonato de calcio Mechero de alcohol o de Bunsen Procedimiento: a) en un tubo de ensayo coloca 0.5 gr de carbonato de calcio, toma un tubo con las pinzas y procede a calentar hasta que haya un cambio, observa lo que ocurre. Acerca un cerillo a la boca del tubo Observaciones: Conclusiones: Cuestionario: Completa la reacción: CaCO3 → BIBLIOGRAFÍA. ϖ Babor, José A., Química general moderna, Época, México, 1978 ϖ Ocampo, Fabila, Monsalvo y Ramírez, Fundamentos de Química I, 3ª ed., Publicaciones Cultural, México, 1992. ϖ Snyder, Milton K., Química (estructuras y reacciones), Continental, México.