prácticas de laboratorio 4 eso nuevo

IES ORDEN DE SANTIAGO
DPTO. FÍSICA Y QUÍMICA
ARÁNZAZU GONZÁLEZ
MÁRMOL
PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
4º ESO
CURSO 2011-2012
ALUMNO:
___________________________________________
NORMAS GENERALES PARA LAS PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
- De obligada lectura antes de empezar En el trabajo de un científico, el laboratorio es fundamental para observar y comprobar los
fenómenos a estudiar. Para llevar a cabo una investigación hay que ser cuidadoso en el
método, tanto para obtener unos datos lo más precisos posibles como para evitar posibles
accidentes. Ten en cuenta que se utilizan materiales de vidrio, eléctricos,… así como
múltiples sustancias.
Por tanto, es fundamental para empezar a aprender cómo trabaja un científico tener en
cuenta las normas básicas de comportamiento y manejo de material en el laboratorio. Es del
todo OBLIGATORIO conocer y aplicar las siguientes normas de seguridad para evitar
incidentes desagradables. Veámoslo:
1.
Antes de realizar una práctica, debe leerse detenidamente para obtener una idea clara
del objetivo, fundamento y técnica. Hazlo en casa el día anterior a ir al laboratorio.
Entérate bien de lo que vas a hacer.
2. Los experimentos pueden tener alguna parte peligrosa, por lo que debes estar atento en
todo momento.
3. Los experimentos se realizan para buscar explicaciones a hechos, no son para jugar. Si no
entiendes algo, pregunta siempre a tu profesor, así aprenderás más.
4. El orden y la limpieza deben ser fundamental en las experiencias de laboratorio. Ten
siempre limpia tu mesa de laboratorio. Guarda la mochila, cuadernos…, quédate sólo con lo
imprescindible. Al finalizar la práctica, debe recogerse todo el material (previamente
limpio) y subir las sillas.
5. Cada grupo de prácticas se responsabilizará de su mesa y material.
6. En el laboratorio se debe trabajar de forma tranquila (no es una carrera de fondo) y
ordenada. Deja el estrés. Más vale hacer poco y bien, que todo rápido y sin enterarte.
7. Nunca comas (ni chicles) o bebas en el laboratorio.
8. Si tienes el pelo largo, recógetelo. Quítate pulseras, relojes, anillos… que se pueden
estropear. Si llevas medias, ten cuidado con las quemaduras.
9. Presta atención a las indicaciones que el profesor te dará siempre antes de la realización
de las prácticas. Son muy importantes.
10. Cuando uses las bombonas de butano y el mechero Bunsen, ten siempre cuidado tanto al
encenderlo como al manipularlo. Asegúrate de dejarlo al finalizar apagado y la bombona
cerrada.
11. Maneja los materiales de vidrio con cuidado, te puedes cortar tú o un compañero. Si algo
está en mal estado, no lo utilices.
12. No cojas ninguna sustancia si no está etiquetada, puede ser algo distinto a lo que crees y
ser peligroso su manejo (incluso venenoso). Siempre pregunta a tu profesor, no seas
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adivino. Asegúrate siempre que el producto que estás utilizando es el que quieres, lee
la etiqueta y pictogramas.
13. No devolveremos nunca a los frascos de origen los productos utilizados y que hayan
sobrado, puesto que todo el contenido pudo contaminarse. Por tanto, las cantidades de
reactivos que extraigamos de los recipientes no deben exceder de las necesarias para los
experimentos.
14. Tira a las papeleras y no a las pilas las materias sólidas inservibles (cerillas, papel de
filtro...) y los reactivos insolubles en agua. Las papeleras están clasificadas, según lo que
debas depositar en ella.
15. Es de suma importancia que cuando tires productos químicos por las pilas (siempre y cuando
lo haya indicado el profesor previamente), los neutralices previamente como indique el
profesor y dejes circular abundante agua por la pila.
16. Antes de salir, siempre lávate bien las manos y muñecas, secándotelas con las toallas de
papel. En el laboratorio se manejan toda clase de productos, incluso tóxicos.
17. Todas las llaves de agua, equipos eléctricos…deben estar cerrados o apagados cuando no se
estén utilizando.
18. Mantén las sustancias inflamables (ver etiquetado) lejos de la llama de los mecheros.
19. Nunca mires por la boca de los tubos de ensayo o matraces cuando se está realizando una
reacción, en previsión de salpicaduras.
20. Si por descuido tocas o te cae algún producto, lávate con abundante agua la zona afectada
y comunícalo a tu profesor.
21. No pipetear nunca con la boca. Utiliza la perilla que el Centro te proporciona.
22. Los ácidos requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, NUNCA ECHAREMOS
EL AGUA SOBRE ELLOS; siempre el ácido sobre el agua.
23. Los productos inflamables (gases, alcohol, éter, etc) no deben estar cerca de fuentes de
calor. Si hay que calentar tubos con estos productos, se hará al baño María, nunca
directamente a la llama.
24. El vidrio caliente no se diferencia a simple vista del frío. Por tanto, para evitar quemaduras
dejarlo enfriar antes de tocarlo o usar pinzas especiales para su manipulación.
25. Si tienes que calentar a la llama el contenido de un tubo de ensayo, observa
cuidadosamente estas dos normas:
25.1.
Ten sumo cuidado y ten en cuenta que la boca del tubo de ensayo no apunte a
ningún compañero ni a ti mismo. Puede hervir y salir disparado por lo que
podrías ocasionar un accidente. Con todo, USA SIEMPRE GAFAS
PROTECTORAS.
25.2.
Calienta por el lateral del tubo de ensayo, nunca por el fondo; agita
suavemente.
26. Cuando se determinan masas de productos químicos con balanza, se colocará un vidrio de
reloj o bien un papel de filtro sobre los platos.
27. Se debe evitar cualquier perturbación que conduzca a un error, como vibraciones debidas a
golpes, aparatos en funcionamiento, soplar sobre los platos de la balanza, etc.
3
28. Importante: Todos y cada uno de los pasos llevados a cabo en las diferentes prácticas de
laboratorio deben ser anotados individualmente (aunque se hagan las prácticas por grupos).
No debe dejarse nada a la memoria, pues al contestar las preguntas correspondientes a
cada práctica pueden olvidarse algunas observaciones que expliquen el por qué de dicho
proceso. Es pues necesario tener el diario de laboratorio en el que anotar todo con detalle.
Una vez que ya sabemos trabajar en el laboratorio, vamos a aprender cómo debemos
presentar un informe de la práctica debidamente, así como a distinguir el material básico
de laboratorio y leer los pictogramas de las sustancias que a lo largo del curso vamos a
utilizar.
CONFECCIÓN DEL DIARIO DE LABORATORIO
Ya sabrás que los científicos siempre van anotando cosas en un
cuaderno. En el laboratorio, el registro de datos es esencial, y esto
se ha de hacer de forma ordenada y metódica. Con los datos
obtenidos, durante la realización de la práctica, se confeccionará un
diario de laboratorio, que constará para cada ensayo de los
siguientes apartados:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
IDENTIFICACIÓN DEL AUTOR
TÍTULO DE LA PRÁCTICA
OBJETIVO
LISTADO DE MATERIAL Y REACTIVOS
FUNDAMENTO TEÓRICO
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
OBSERVACIONES Y RESULTADOS
CUESTIONES A RESOLVER
APÉNDICE BIBLIOGRÁFICO
1) IDENTIFICACIÓN DEL AUTOR: nombre, curso y grupo.
2) TÍTULO DE LA PRÁCTICA: debe ser conciso y mostrar en una pequeña frase de qué
trata la práctica.
3) OBJETIVO: fines de trabajo, lo que se pretende conseguir, lo que se persigue. Es una
declaración de intenciones que orienta sobre lo que pretende con el trabajo.
3) LISTADO DE MATERIAL Y REACTIVOS: anotar en una lista todo el material utilizado.
En el caso del material indica la capacidad del recipiente en caso de matraces,
pipetas…. En los reactivos sólo hace falta indicar su fórmula. Recuerda que no se te puede
olvidar nada.
4
4) FUNDAMENTO TEÓRICO: explicación teórica en la que se basa el experimento. Por
ejemplo, si lo que haces es el cálculo de densidades explicarás qué es la densidad y las
técnicas utilizadas.
Sé claro y apóyate en las explicaciones del profesor, apuntes y libro de clase, además de
poder ampliar información siempre con otras fuentes como libros biblioteca, Internet…
Recuerda que siempre que utilices un material de apoyo deberás anotarlo para ponerlo en
el apartado 8).
Se recomienda siempre incluir dibujos del procedimiento o montaje realizado, así como del
material si lo ves necesario.
5) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: será redactado por cada uno de vosotros (no
copiar el dado por el profesor) de forma impersonal y con verbos en infinitivo (añadir,
mezclar…., no añadimos, mezclamos….)
Ir enumerando los pasos. No utilices grandes párrafos sin signos de puntuación. Es mejor
que al principio uses muchos pasos cortos para explicar el proceso. Ten en cuenta que tu
explicación debería servir para que alguien repitiese el experimento con tus indicaciones.
Sé claro y conciso.
No olvides indicar las cantidades de las sustancias a utilizar así como la medida de los
instrumentos en caso necesario.
6) OBSERVACIONES Y RESULTADOS: se indicarán todas las medidas, cálculos y
resultados obtenidos en los ensayos (datos, fórmulas, tablas, gráficas….).
Fíjate que si en la práctica debes medir, por ejemplo, la longitud de un lápiz el resultado
obtenido lo reflejarás aquí y no en el procedimiento experimental, que siempre son los
pasos en general.
IMPORTANTE: deberás analizar los datos obtenidos y comentar los resultados. Lo
importante no es que te dé siempre lo esperado sino que si no es así analices las posibles
causas: errores de medida, añadir más reactivo del necesario….
7) CUESTIONES A RESOLVER: al final de cada práctica siempre se incluyen algunas
cuestiones relacionadas que deberás responder basándote tanto en lo realizado en el
laboratorio como en tus conocimientos.
Siempre contesta de forma razonada.
8)
APÉNDICE
BIBLIOGRÁFICO:
deberás
siempre reflejar
aquellas
fuentes de
información que hayas utilizado en la elaboración de tu informe científico.
En el caso de libros deberás poner el título completo así como el autor del mismo y la
editorial.
5
En el caso de páginas de Internet deberás copiar todo el enlace, es decir, la página en
concreto y no poner, por ejemplo, google, wikipedia…
NO COPIES EL GUIÓN DE PRÁCTICAS FACILITADO POR EL PROFESOR, intenta
explicarlo con tus propias palabras, puntuará más.
ETIQUETADO DE SUSTANCIAS
COMBURENTE
CORROSIVO
EXPLOSIVO
-sustancias que en contacto con
otras, particularmente las
inflamables, originan una reacción
fuertemente exotérmica-
-sustancias que en contacto con los tejidos
vivos pueden ejercer sobre ellos una acción
destructiva. Debe evitarse todo contacto
con el cuerpo y vestidos, con este tipo de
sustancias, y no respirar sus vapores-
- sustancias que pueden explosionar
bajo los efectos de una llama o que
son muy sensibles a los choques y a la
fricción. Son las más peligrosas -
INFLAMABLE
MUY INFLAMABLE
PELIGROSO PARA EL
- sustancias autoinflamables, gases
fácilmente inflamables y sustancias
que en contacto con el agua
desprenden gases inflamables -
- sustancia es extremadamente
inflamable -
MEDIO AMBIENTE
- Puede provocar a largo plazo
efectos negativos en el medio
ambiente -
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NOCIVO
TÓXICO
- sustancias que por inhalación,
ingestión o penetración cutánea
pueden entrañar riesgos de
gravedad limitada -
- sustancias que por inhalación,
ingestión o penetración cutánea
pueden entrañar riesgos graves o
extremadamente graves, llegando
incluso a la muerte -
IRRITANTE
MUY TÓXICO
- sustancias no corrosivas que
por contacto con la piel o
mucosas pueden provocar una
reacción inflamatoria -
MATERIAL DE LABORATORIO
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PRÁCTICA CASERA
Método científico (Primer trimestre)
Los conocimientos que la humanidad posee actualmente sobre las diversas ciencias de
la naturaleza se deben, sobre todo, al trabajo de investigación de los científicos. El
procedimiento que estos emplean en su trabajo es lo que se llamará MÉTODO
CIENTÍFICO, siendo Galileo Galilei (1564-1642) el denominado “padre” de este
método. Y es que el trabajo de investigación es siempre ordenado y esquemático,
aunque creamos que todos los científicos son esos personajes caóticos y locos.
El método científico consta de las siguientes fases:
Observación
Formulación de hipótesis
Experimentación
Emisión de conclusiones
Observación
Los científicos se caracterizan por una gran curiosidad y el deseo de conocer la
naturaleza. Cuando un científico encuentra un hecho o fenómeno interesante lo primero
que hace es observarlo con atención.
La Observación consiste en examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen
lugar en la naturaleza y que pueden ser percibidos por los sentidos.
Formulación de hipótesis
Después de las observaciones, el científico se plantea el cómo y el porqué de lo que ha
ocurrido y formula una hipótesis.
Formular una hipótesis consiste en elaborar una explicación provisional de los hechos
observados y de sus posibles causas.
Experimentación
Una vez formulada la hipótesis, el científico debe comprobar si es cierta. Para ello
realizará múltiples experimentos modificando las variables que intervienen en el
proceso y comprobará si se cumple su hipótesis.
Experimentar consiste en reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que
se quiere estudiar, modificando las circunstancias que se consideren convenientes.
Durante la experimentación, los científicos acostumbran a realizar múltiples medidas de
diferentes magnitudes físicas. De esta manera pueden estudiar qué relación existe entre
una magnitud y la otra.
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Emisión de conclusiones
El análisis de los datos experimentales permite al científico comprobar si su hipótesis
era correcta y dar una explicación científica al hecho o fenómeno observado.
La emisión de conclusiones consiste en la interpretación de los hechos observados de
acuerdo con los datos experimentales.
A veces se repiten ciertas pautas en todos los hechos y fenómenos observados. En este
caso puede enunciarse una ley. Una ley científica es la formulación de las regularidades
observadas en un hecho o fenómeno natural. Por lo general, se expresa
matemáticamente.
Las leyes científicas se integran en teorías. Una teoría científica es una explicación
global de una serie de observaciones y leyes interrelacionadas.
Pues ahora vamos nosotros a hacer una experimentación en casa, para lo cual nos
grabaremos con nuestro móvil en las diferentes etapas.
Planteamiento del problema científico: ¿Cuál está más fría, el agua helada normal o el
agua salada helada?
Emisión de la hipótesis:
Elige, antes de realizar la experimentación, si piensas que el agua del agua helada
normal y el agua salada helada es la misma, menor o mayor. No debe importante acertar
a priori. Piensa, reflexiona y emite una hipótesis. Grábate con el móvil.
Comprobación experimental: búsqueda de pruebas y obtención de resultados
Necesitas: diez cubitos de hielo; dos termómetros (si no tienes termómetros de vástago
pídelos al profesor); dos vasos desechables (de plástico); un rotulador; una cucharada de
sal; papel y lápiz.
Grábate con el material preparado encima de una mesa, enuméralo y luego ve haciendo
el experimento explicando los pasos.
Cómo hacerlo: marca los vasos con los términos sal y sin sal. Introduce un termómetro
en cada uno de los vasos. Mete los cubitos de hielos alrededor de los termómetros, cinco
cubitos en cada vaso. Pon la sal recubriendo, por arriba y por los laterales, los cubitos de
hielo. Espera aproximadamente treinta minutos para obtener resultados (no tienes que
estar grabando todo el tiempo, apaga el móvil y vuélvelo a encender a mitad del
experimento y al final). Lee la temperatura que registra cada termómetro y anótala.
Conclusión: emite la conclusión con los datos obtenidos y comprueba si tu hipótesis
inicial es cierta o no.
Explicación: busca la temperatura de congelación del agua y del agua con sal.
Compáralos y explica qué ha sucedido. También explica por qué las dos temperaturas
de congelación son diferentes.
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Pero no solo para el científico es muy importante experimentar. También debe
hacerlo bien, con sumo cuidado, controlando todas las variables y MIDIENDO BIEN,
es decir, minimizar los ERRORES.
El error se define como la diferencia entre el valor verdadero y el obtenido
experimentalmente. Los errores no siguen una ley determinada y su origen está en
múltiples causas.
Atendiendo a las causas que lo producen, los errores se pueden clasificar en dos
grandes grupos: errores sistemáticos y errores accidentales.
Se denomina error sistemático a aquel que es constante a lo largo de todo el proceso de
medida y, por tanto, afecta a todas las medidas de un modo definido y es el mismo para
todas ellas. Estos errores tienen siempre un signo determinado y las causas probables
pueden ser:
- Errores instrumentales (de aparatos); por ejemplo, el error de calibrado de los
instrumentos.
- Error personal: Este es, en general, difícil de determinar y es debido a las
limitaciones de carácter personal. Como, por ejemplo, los errores de
paralaje, o los problemas de tipo visual.
- Errores de método de medida, que corresponden a una elección inadecuada del
método de medida; lo que incluye tres posibilidades distintas: la
inadecuación del aparato de medida, del observador o del método de
medida propiamente dicho.
Se denominan errores accidentales a aquellos que se deben a las pequeñas variaciones
que aparecen entre observaciones sucesivas realizadas por el mismo observador y bajo
las mismas condiciones. Las variaciones no son reproducibles de una medición a otra y
se supone que sus valores están sometidos tan sólo a las leyes del azar y que sus causas
son completamente incontrolables para un observador.
Los errores accidentales poseen, en su mayoría, un valor absoluto muy pequeño y si se
realiza un número suficiente de medidas se obtienen tantas desviaciones positivas como
negativas. Y, aunque con los errores accidentales no se pueden hacer correcciones para
obtener valores más concordantes con los reales, si pueden emplearse métodos
estadísticos, mediante los cuales se pueden llegar a algunas conclusiones relativas al
valor más probable en un conjunto de mediciones.
Instrumentos de medida: Sensibilidad, precisión, incertidumbre.
La parte fundamental de todo proceso de medida es la comparación de cierta
cantidad de la magnitud que deseamos medir con otra cantidad de la misma que se
ha elegido como unidad patrón. En este proceso se utilizan los instrumentos de
medida que previamente están calibrados en las unidades patrón utilizadas (Centro
Español de Metrología).
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Los instrumentos de medida nos permiten realizar medidas directas (un número seguido
de la unidad) de una magnitud.
Un instrumento de medida se caracteriza por los siguientes factores:
La exactitud se define como el grado de concordancia entre el valor
“verdadero” y el experimental. De manera que un aparato es exacto si las
medidas realizadas con él son todas muy próximas al valor “verdadero” de
la magnitud medida.
La precisión hace referencia a la concordancia entre las medidas de una
misma magnitud realizadas en condiciones sensiblemente iguales. De
modo que un aparato será preciso cuando la diferencia entre diferentes
mediciones de una misma magnitud sean muy pequeñas.
La exactitud implica, normalmente, precisión, pero la afirmación inversa no
es cierta, ya que pueden existir aparatos muy precisos que posean poca
exactitud, debido a errores sistemáticos, como el “error de cero”, etc. En
general, se puede decir que es más fácil conocer la precisión de un aparato
que su exactitud (básicamente, debido a la introducción del término
“verdadero”).
La sensibilidad de un aparato está relacionada con el valor mínimo de la
magnitud que es capaz de medir. Por ejemplo, decir que la sensibilidad de
una balanza es de 5 mg significa que, para masas inferiores a la citada, la
balanza no acusa ninguna desviación. Normalmente, se admite que la
sensibilidad de un aparato viene indicada por el valor de la división más
pequeña de la escala de medida. En muchas ocasiones, de un modo
erróneo, se toman como idénticos los conceptos de precisión y sensibilidad,
aunque ya hemos visto que se trata de conceptos diferentes.
Lo que estamos hablando (y hablaremos todavía un tiempo) de valores
“verdaderos”, habrá que entenderlos como los que más tarde definiremos
(básicamente, valores medios).
Un instrumento de medida debe ser capaz de medir la cifra más pequeña de su escala.
La incertidumbre está relacionada con el proceso de medida. Se trata del máximo
error de la medida. Evidentemente, está relacionada con la precisión del instrumento.
Por regla general se toma como incertidumbre la precisión del aparato, algunas veces
aunque no sea demasiado correcto se toma la mitad de la precisión como incertidumbre.
Errores experimentales.
Tenemos dos tipos de errores en el proceso de medida:
1. Errores sistemáticos. Tienen que ver con la metodología del proceso de medida
(forma de realizar la medida):
•
Calibrado del aparato. Normalmente errores en la puesta a cero. En
algunos casos errores de fabricación del aparato de medida que desplazan
la escala. Una forma de arreglar las medidas es valorando si el error es
lineal o no y descontándolo en dicho caso de la medida.
15
•
Error de paralaje: cuando un observador mira oblicuamente un indicador
(aguja, superficie de un líquido,...) y la escala del aparato. Para tratar de
evitarlo o, al menos disminuirlo, se debe mirar perpendicularmente la
escala de medida del aparato.
2. Errores accidentales o aleatorios. Se producen por causas difíciles de
controlar: momento de iniciar una medida de tiempo, colocación de la cinta
métrica, etc. Habitualmente se distribuyen estadísticamente en torno a una
medida que sería la correcta. Para evitarlo se deben tomar varias medidas de la
experiencia y realizar un tratamiento estadístico de los resultados. Se toma como
valor o medida más cercana a la realidad la media aritmética de las medidas
tomadas.
Ejemplo. Se mide la distancia entre dos puntos y se obtienen como resultados 4,56 m;
4,57 m; 4,55 m; 4,58 m; 4,55 m. Si calculamos la media aritmética (sumamos todas las
medida y dividimos por el total de medidas, cinco en este caso) nos sale 4,562 m. Como
el aparato no sería capaz de medir milésimas, redondeamos y nos queda 4,56 m como
medida que tomamos como real.
Cálculo de errores: error absoluto, error relativo.
Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o indirecta (utilizando una fórmula)
existe un tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores
que se utilizan en los cálculos:
•
•
Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado
como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al
valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las
mismas que las de la medida.
Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor
exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al
igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error
absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. no tiene unidades.
Cifras significativas.
Las cifras significativas de una medida están formas por los dígitos que se conocen no
afectados por el error, más una última cifra sometida al error de la medida. Así, por
ejemplo, si digo que el resultado de una medida es 3,72 m, quiero decir que serán
significativas las cifras 3, 7 y 2. Que los dígitos 3 y 7 son cifras exactas y que el dígito 2
puede ser erróneo. O sea, el aparato de medida puede medir hasta las centésimas de
metro (centímetros), aquí es donde está el error del aparato y de la medida. Por tanto,
has de tener en cuenta:
•
Que en física y en química el número de dígitos con das un resultado de una
medida (directa o indirecta) es importante. No puedes poner todos los dígitos
que te da la calculadora. Los resultados no pueden ser más precisos que los
16
•
•
datos de donde se obtienen, es decir, los resultados deben tener tantas cifras
significativas o menos que los datos de procedencia.
No es lo mismo 3,70 m que 3,7 m. En el primer caso queremos decir que se ha
precisado hasta los centímetros mientras que en el segundo caso sólo hasta los
decímetros.
Un aparato de medida debería tener el error en el último dígito que es capaz de
medir. Así si tengo una regla cuya escala alcanza hasta los milímetros, su error
debería ser de más / menos algún milímetro. Si el error lo tuviese en los
centímetros no tendría sentido la escala hasta los milímetros.
Cuando el resultado de una operación matemática nos dé como resultado un número con
demasiados dígitos hemos de redondearlo para que el número de cifras significativas sea
coherente con los datos de procedencia.
Reglas de redondeo.
Una vez que sepas cuántas cifras significativas debes tener, el número se redondea
utilizando las siguientes reglas:
• Si el primer dígito no significativo (primero de la derecha) es menor que cinco,
se elimina y se mantiene el anterior que se convierte así en el último. Ejemplo
si el número es 3,72; como el último dígito es 2 (menor que cinco), quedaría
3,7.
• Si el primer dígito no significativo (primero de la derecha) es igual o mayor que
cinco, se añade una unidad al anterior que se convierte así en el último.
Ejemplo si seguimos redondeando el resultado anterior (3,7) quedaría 4 dado
que 7 es mayor que cinco, se suma una unidad al anterior que pasaría de 3 a 4.
Notación científica.
Tanto en física como en química se suelen manejar números muy grandes o muy
pequeños. Una forma de evitar manejar demasiados dígitos (normalmente tendríamos
problemas con las calculadoras para introducirlos) es utilizar la notación científica.
Todo número en notación científica siempre viene expresado de la misma forma:
•
•
Una parte entera, a, que consta de un número distinto de cero, seguido de una
coma y de cifras decimales.
Una potencia de diez, con exponente positivo o negativo, n.
a . 10n, siendo a un número entero mayor o igual a 1 y menor de 10 y n un número
entero. Veamos algunos ejemplos:
2346100 = 2,3461 ⋅10 6
0,00035 = 3,5 ⋅10 − 4
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Fíjate: se coge los números, distintos de cero, y se pone la coma entre el primero y el
segundo y se multiplica por la potencia de base diez correspondiente.
CONTROL DE ERRORES: Cálculos con datos experimentales.
La estadística es muy importante en la Ciencias Experimentales. Toda experiencia
debería tener detrás un estudio estadístico que nos indique cuantos datos debemos tomar
y cómo tratarlos una vez realizada la misma.
Como se trata de iniciarte en las Ciencias Experimentales, las reglas que vamos a
adoptar en el cálculo con datos experimentales son las siguientes:
•
•
•
•
Una medida se debería repetir tres ó cuatro veces para intentar neutralizar el
error accidental.
Se tomará como valor real (que se acerca al valor exacto) la media aritmética
simple de los resultados.
El error absoluto de cada medida será la diferencia entre cada una de las medidas
y ese valor tomado como exacto (la media aritmética).
El error relativo de cada medida será el error absoluto de la misma dividido por
el valor tomado como exacto (la media aritmética).
Ejemplo. Medidas de tiempo de un recorrido efectuadas por diferentes alumnos: 3,01
s; 3,11 s; 3,20 s; 3,15 s
1. Valor que se considera exacto:
2. Errores absoluto y relativo de cada medida:
Medidas
Errores absolutos
3,01 s
3,01 - 3,12 = - 0,11 s
3,11 s
3,11 -3,12 = - 0,01 s
3,20 s
3,20 -3,12 = + 0,08 s
3,15 s
3,15 - 3,12 = + 0,03 s
Errores relativos
-0,11 / 3,12 = - 0,036 (3,6%)
-0,01 / 3,12 = - 0,003 (0,3%)
+0,08 / 3,12 = + 0,026 (+
2,6%)
+0,03 / 3,12 = + 0,010 (+
1,0%)
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Práctica 1: Movimiento rectilíneo uniforme
Objetivo: estudiar el movimiento rectilíneo y uniforme de avance de un punto de ignición sobre una tira
de papel.
Listado de material y sustancias:
Disolución saturada de nitrato de potasio (hay que prepararla previamente)
2 hojas de papel DIN A4
Lápiz
Regla
Cronómetro
Pincel
Fundamento teórico:
Aquí tendrás que explicar qué es un MRU, cuáles son sus características y sus ecuaciones generales.
Procedimiento experimental:
1. Doblar una hoja de papel y poner encima otra doblada en forma de U donde se dibuja una regla
en la que esté señalados los cm. Pintar con el pincel una línea recta paralela con la disolución
saturada de KNO3.
Observaciones a tener en cuenta:
•
La disolución de nitrato de potasio debe estar saturada.
•
Para aplicar la disolución a la línea puede utilziarse una varilla de vidrio maciza o un
cuentagotas.
•
La línea debe ser lo suficientemente ancha para impedir que la ignición se interrumpa.
•
Debe procurarse que el producto esté extendido de una forma lo más homógenea
posible.
•
El punto de ignición se debe hacer con la brasa de una mecha de papel, nunca con la
llama de mechero o cerilla.
2. Aplicar la punta encendida de una mecha de papel sin llama en un punto antes de la regla.
3. Ir anotando el tiempo en que la llama llega va llegando a los distintos puntos de referencia.
4. Pedir los resultados al resto de los grupos para calcular el tiempo medio de cada uno de los
recorridos.
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Observaciones y resultados:
Con las medidas tomadas rellena una tabla como esta:
Espacio (cm)
Tiempo mi grupo (s)
Media tiempo (s)
0
1
2
5
10
15
20
25
FÍJATE: cuando hagas una tabla SIEMPRE debes poner arriba cuál es la magnitud (el tiempo, espacio,
velocidad…) y la unidad correspondiente. NO LO OLVIDES NUNCA.
ANOTA AQUÍ QUÉ HAS OBSERVADO DURANTE LA PRÁCTICA Y A QUÉ CONCLUSIONES
LLEGAS
Cuestiones a resolver:
1.- Representa en una gráfica los espacios en ordenadas y los tiempos en abcisas. ¿Qué forma tiene
aproximadamente la línea que has obtenido?
2.- ¿Qué puedes deducir de la gráfica obtenida?
3.- Completa la frase: “Los espacios y los ________________ son ______________ proporcionales”
4.- Escribe la conclusión anterior mediante una ecuación matemática.
5.- ¿Qué nombre reibe la constante de proporcionalidad?
6.- A partir d elos valores, calcula la velocidad en el punto de ignición. ¿es constante? Pasa los datos al SI
de unidades.
7.- Dibujas las gráficas v – e y v – t.
8.- Calcula los errores absolutos y relativos de las medidas correspondientes al tiempo empleado para el
espacio 5 y 10 m de todos los grupos, poniéndolos en una tabla parecida a la de la página 18 del
cuadernillo.
20
Práctica 2: Movimiento Circular Uniforme
Objetivo: conocer las variables del movimiento circular y la relación entre ellas: arco, ángulo y radio.
Relacionar velocidades lineal y angular.
Listado de material y sustancias:
Cuerda
Tizas de colores
Cinta métrica
Listón largo de madera
Cronómetro
Fundamento teórico:
Describe qué es un MCU y cuáles son las variables que lo caracterizan.
Procedimiento experimental:
La práctica se realizará en el patio del instituto. En un punto centrado se fija un poste al que se ata una
cuerda que pueda girar. En el extremo se ata una tiza para dibujar dos circunferencias concéntricas en el
suelo. Se acota un ángulo y se mide el radio y el arco con la cinta métrica. Se mide también el tiempo que
tardan dos alumnos en recorrer a la vez ese ángulo con el listón (cada uno en su circunferencia)
Observaciones y resultados:
Rellena el siguiente cuadro:
RADIO
(m)
ARCO (m)
ÁNGULO
(rad)
TIEMPO
(s)
ω (rad/s)
v (m/s)
Circunferencia
A
Valor medio A
21
RADIO
(m)
ARCO (m)
ÁNGULO
(rad)
TIEMPO
(s)
ω (rad/s)
v (m/s)
Circunferencia
B
Valor medio B
Cuestiones a resolver:
1.- ¿Cómo son entre sí los datos de la velocidad lineal?
2.- ¿Son los arcos iguales?
3.- ¿Son iguales los ángulos?
22
Práctica 3: Ley de Hooke
Objetivo: calcular la constante de proporcionalidad K, denominada constante elástica del muelle.
Listado de material y sustancias:
Base soporte
Barra soporte
Nuez con gancho
Regla graduada
Muelles
Portapesas
Pesas de distintos tamaños
Fundamento teórico:
Una fuerza es toda causa capaz de deformar o modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo.
Es lógico pensar que, cuanto mayor fuerza mayor será la deformación producida en un cuerpo sobre el
que se aplique. Pero, ¿cuánto mayor? Una forma de estudiar estas deformaciones y su relación con las
fuerzas es el estudio de los muelles.
Hooke comprobó que la fuerza que se ejerce sobre un muelle es directamente proporcional al
alargamiento o la comprensión que produce este, es decir:
F = K ⋅d = N
Si observas la ecuación verás que, para producir el mismo alargamiento o comprensión, cuanto mayor sea
la constante de elasticidad del muelle K (N/m), mayor será la fuerza. Sin embargo, no se puede alargar o
comprimir infinitamente un muelle, ya que existe un límite a partir del cual el muelle no recupera su
forma, el límite de elasticidad del muelle.
Procedimiento experimental: escribe los pasos que vas dando de acuerdo con lo explicado por el
profesor previamente. Recuerda que debes explicar todos los pasos para que otra persona pueda hacer el
mismo experimento sólo con tu guión.
23
Observaciones y resultados:
Con las medidas tomadas rellena una tabla como esta:
Nota: Recuerda que la fuerza que estás ejerciendo en el muelle es el peso de las pesas colgadas, el cual se
calcula como:
p = m ⋅ g = m ⋅ 9,8m / s 2 , como estudiarás más adelante.
Da como resultado de la constante de elasticidad del muelle la media de las medidas realizadas.
Cuestiones a resolver:
1.- Representar gráficamente los datos de la siguiente forma. En el eje X, pondremos el alargamiento. En
el eje de Y los pesos. ¿Qué forma tiene la gráfica? Traza una recta que pase por el punto (0,0) pase
aproximadamente por los puntos trazados. Calcula la pendiente de esta recta. ¿Qué valor nos da la
pendiente?
2.- ¿Cómo podrías construir un dinamómetro?
3.- ¿Qué alargamiento tendría el muelle usado en la práctica si se le colgase una masa de 32 g? Hazlo
tanto de forma gráfica como numéricamente.
4.- Calcula los errores absolutos y relativos de las medidas correspondientes a la constante del muelle,
presentándolo en forma de tabla (ver página 18 del cuadernillo).
24
Práctica 4: Fuerza de rozamiento.
Objetivo: estudiar las características de la fuerza de rozamiento que siempre se opone al movimiento.
Ver si depende o no la fuerza de rozamiento con la superficie, peso y características de los materiales que
la componen.
Listado de material y reactivos:
Dinamómetro
Superficies de distintas materiales
Tacos de madera de distintas formas
Fundamento teórico:
La fuerza de rozamiento es una fuerza que siempre se opone al movimiento. En este caso vamos a
estudiar la fuerza de rozamiento entre superficies. Esta fuerza depende de la fuerza que haga el objeto
contra el suelo y de las características de las superficies de contacto. La fuerza que hace el objeto contra
el suelo en un plano horizontal es igual al peso en módulo y de sentido contrario. En un plano inclinado a
esta fuerza es igual a PX (componente vertical del peso P) Se la denomina Normal (N) al ser perpendicular
a la superficie. El otro factor del cual depende del coeficiente de rozamiento µ. Este coeficiente de
rozamiento ciene determinado por las caracterísiticas de las superifcies de contacto y el cálculo del mismo
es únicamente experimental, ya que depende de innumerables factores como la rugosidad, tipo de
materiales, defectos de las superfies…
Por tanto, la fuerza de rozamiento viene expresada por:
F = µ⋅N = N
Procedimiento experimental:
1.- Pondremos el taco de madera apoyándolo por la cara de mayor superficie sobre una superficie
determinada. A continuación engancharemos el dinamómetro al taco y lo pondremos horizontal. A
continuación, vamos tirando siempre horizontalmente del dinamómetro viendo lo que marca en el
momento en que empieza a moverse el conjunto. Una vez que se empieza a mover, seguimos tirando
intentando que la velocidad del mismo sea uniforme (v=cte) y miramos lo que marca el dinamómetro
anotándolo. Haz 3 medidas y calcula el valor medio obtenido.
2.- Repetiremos el mismo proceso con la parte del taco de menor superficie y anotamos el valor del
dinamómetro cuando la velocidad que empuje sea constante. Haz tres medidas y calcula el valor medio
obtenido.
3.- Repetimos el punto 1º y 2º con otras superficies de contacto anotando los resultados.
4.- A continuación pesa el taco de madera (el dinamómetro te vale). Con el peso calculado sabemos lo
que vale la Normal (N) Calcula a continuación para cada medida el valor de µ
25
Observaciones y resultados:
Completa la siguiente tabla con las medidas realizadas:
SUPERFICIE
LADO
TACO
Madera /
madera
Grande
Madera /
madera
Pequeño
Rugoso /
madera
--------
Madera /
plástico
Grande
Madera /
plástico
Pequeño
Rugoso /
plástico
------
MEDIDA 1
(N)
MEDIDA 2
(N)
MEDIDA 3
(N)
PROMEDIO
(N)
NORMAL
(N)
COEFICIENTE
µ
Nota: observa que el coeficiente de rozamiento µ es adimensional.
Anota todo lo que puedas concluir con los resultados obtenidos como, ¿depende el coeficiente de
rozamiento con la superficie de contacto? ¿Y la fuerza de rozamiento? Y, ¿con la masa?
Cuestiones a resolver
1.- Si el objeto se mueve a mayor velocidad, manteniéndose constante durante el recorrido, ¿dependerá en
algo la fuerza de rozamiento resultando mayor, menor o igual?
2.- Al cambiar el tipo de superficie de contacto, ¿varía la fuerza de rozamiento aunque el taco sea el
mismo? ¿Por qué?
3.- ¿Si aumentásemos la masa del cuerpo, cómo se modifica la fuerza de rozamiento?
26
Práctica 5: Segunda ley de Newton
Objetivo: comprobar experimentalmente la relación que existe entre la fuerza aplicada y la aceleración
producida.
Listado de material y reactivos:
Células fotoeléctricas
Carrito de masa M
Plano con guía central
Portapesas de masa 5 g
Pesas diferentes
Polea
Balanza
Fundamento teórico:
La segunda ley de Newton se refiere a los cambios en la velocidad que sufre un cuerpo cuando recibe una
fuerza, es decir el cuerpo se acelera.
En este caso vamos a aplicar fuerzas diferentes al carrito de masa M, uniéndole una masa conocida m a
través de una polea y un portapesas que se dejará caer libremente.
Cuando el sistema se deje en libertad, el carrito parte del reposo, con lo que tendrá un MRUA por lo que
se podrá calcular la aceleración de este midiendo el espacio recorrido y el tiempo empleado.
F1 F2 F3
=
=
= cte = M
a1 a 2 a 3
1 2
2s
at : a = 2
2
t
T = m ⋅ g − m ⋅ a = m ⋅ ( g − a)
s=
Así, de acuerdo con la segunda ley de Newton, suponiendo el rozamiento despreciable, podemos ver que
la fuerza que actúa sobre el carro será la tensión del hilo, T.
Modificando la masa m, aplicaremos distintas fuerzas sobre el carro, con lo que le provocaremos distintas
aceleraciones, pero la relación fuerza/aceleración será constante e igual a la masa inercial M del sistema.
Procedimiento experimental:
ESTA PRÁCTICA LA VAMOS A REALIZAR DE FORMA GRUPAL EN CLASE, POR LO QUE
SÓLO DEBES OBSERVAR Y ANOTAR LOS RESULTADOS PARA LUEGO ESTUDIARLOS Y
SACAR LAS CONCLUSIONES NECESARIAS.
1.- Colocar en el carrito una pesa de masa 200 g, de tal manera que su masa total sea: 200 g + M.
2.- Para compensar la fuerza de rozamiento, levantar ligeramente, mediante una cuña de 0,5 cm
aproximadamente, el extremo del plano.
27
3.- Colocar separadas 0,5 m las células fotoeléctricas, asegurándose de el hilo esté paralelo al plano.
4.- En el portapesas, colocar una pesa de 10 g, con lo que la masa total será de m+ 10 g.
5.- Dejar el sistema en libertad y anotar el tiempo que tarda el carrito en recorrer ese espacio.
6.- Repetir las medidas aumentando las pesas del portapesas de 10 g en 10 g.
Observaciones y resultados:
Completa la siguiente tabla con las medidas realizadas:
m (kg)
t (s)
a (m/s2)
T (N)
T/a (kg)
0,015
0,025
0,035
0,045
0,055
Masa del carrito: M + 200 g (trabajar en el SI)
Espacio recorrido: s= 0,5 m
g= 9,81 m/s2
OBSERVACIONES:
Cuestiones a resolver
1.- Representa gráficamente la fuerza que actúa sobre el carrito, T, frente a la aceleración, a. ¿Qué forma
tiene? Calcula su pendiente como la tangente del ángulo. ¿Qué magnitud representa esa pendiente?
Comprueba con una balanza el resultado obtenido.
28
Práctica 6: Trabajo
Objetivo: calcular el trabajo que realizan las distintas fuerzas en un desplazamiento.
Listado de material y reactivos:
Balanza
Cinta métrica
Dinamómetro 1N
Hilo resistente
Juego de indicadores
Perfil en V
Taco de rozamiento
Indicadores
Cronómetro
Fundamento teórico:
En la definición de trabajo para una fuerza paralela al desplazamiento: W = F ⋅ d , el desplazamiento d
es el que experimenta el punto de aplicación de la fuerza, siendo en algunos casos en el mismo sentido
que la fuerza aplicada y, en otros, contraria.
El signo de W es positivo (trabajo motor) cuando el sentido de F coincide con el del desplazamiento d. En
este caso la fuerza F actúan en el sentido del movimiento.
Se da a W el signo negativo (trabajo resistente) cuando el sentido de F es contrario al desplazamiento d
del punto de aplicación. Un ejemplo es la fuerza de rozamiento que actúa en sentido contrario al
movimiento.
Cuando F y d forman 90º, el trabajo es nulo.
Procedimiento experimental:
1.- Situar el bloque de madera sobre la mesa al que se une mediante el gancho el dinamómetro de 1N en
posición horizontal. Tomar el perfil en V y, a modo de guía apóyese sobre la mesa una vez que se han
colocado unos indicadores separados entre sí, 15, 25 y 35 cm.
29
2.- Tirar del dinamómetro con la mano hasta que el bloque se desplace con una velocidad pequeña y
uniforme, para que la aceleración sea nula. Probar varias veces antes de empezar las medidas.
3.- Realizar la experiencia con cuidado, de forma que se observe que el dinamómetro mide la fuerza F
siempre constante, de forma que no hay aceleración y se cumple que:
r r
F + Froz = 0
F = Foz
4.- Anotar la fuerza ejercida en cada uno de los indicadores.
5.- Repetir la experiencia anotando, además, el tiempo empleado en cada uno de los tramos.
Observaciones y resultados:
La lectura del dinamómetro da el módulo de la fuerza F, lo que permite conocer también el módulo de la
fuerza de rozamiento.
Para determinar el peso y la normal habrá que recurrir a las fórmulas aprendidas de clase.
Rellena el siguiente cuadro con los datos obtenidos en la práctica:
Experiencia 1:
Tramo
d
m
F
N
Fr
N
P
N
N
N
1
2
3
0,15
0,25
0,35
1
2
3
0,15
0,25
0,35
Experiencia 2:
Tramo
d
m
F
N
Fr
N
P
N
N
N
t
s
30
Ahora, con los datos obtenidos calcula el trabajo realizado por cada una de las fuerzas que están presentes
en el movimiento y rellena la siguiente tabla:
Experiencia 1:
Tramo
WF
J
WFr
J
WP
J
WN
J
Wtotal
J
1
2
3
1
2
3
2
3
Experiencia 2:
Tramo
WF
J
WFr
J
WP
J
WN
J
Wtotal
J
Calcula ahora la potencia desarrollada por cada una de las fuerzas:
Experiencia 2:
Tramo
1
PF
W
PFr
W
PP
W
PN
W
Ptotal
W
31
Cálculos a realizar:
Cuestiones a resolver
1.- Haz un dibujo del montaje, señalando los vectores de las distintas fuerzas que intervienen y el sentido
del movimiento.
2.- ¿Qué observas del trabajo total en cada uno de los tramos?
3.- ¿Ha variado la energía cinética del cuerpo? Relaciona esto con el resultado obtenido del trabajo total.
32
PRÁCTICA CASERA
Transmisión del calor (Segundo trimestre)
¿Hasta qué punto conduce bien el calor los metales, el plástico o la madera? La
respuesta, fundamental para la exploración espacial, está… ¡en el agua¡¡
Material necesario: objeto metálico (tenedor, clavo); objeto de plástico (cuchara, pajita
de refresco); objeto de madera (lápiz, listón); vaso de agua muy caliente; ayuda de un
adulto.
¿Qué hay que hacer? Para este experimento deberás pedir a un adulto que caliente un
vaso de agua. Introduce los tres objetos en el vaso de agua, separando su extremo
inferior y superior, como si se trataran de los radios de una bicicleta.
Transcurridos cinco minutos, tócalos con cuidado por su sección central, es decir, por
donde se apoyan en el borde del vaso. Luego, retira los objetos uno a uno y toca el
extremo que estaba cubierto de agua. ¿Cuál es el más caliente de los tres?
¿Qué sucede? El objeto metálico está más caliente que el de madera o plástico.
¿Por qué? Los metales son mejores conductores del calor que el plástico o la madera,
ya que sus electrones están más separados entre sí y pueden transmitir el calor de una
forma más eficaz.
Eso explica por qué el objeto metálico de nuestro experimento está más caliente al tacto
que el de plástico madera.
Imagina lo importante que resulta esta información para los científicos espaciales a la
hora de aislar o proteger las naves y los astronautas de las temperaturas extremas del
espacio exterior.
33
Práctica 7: Temperatura de una mezcla
Objetivo: escoger una pequeña frase que resuma qué pretendemos hacer en esta práctica.
Listado de material y reactivos:
Aro con nuez
Calorímetro
Cartucho de butano
Matraz erlenmeyer 250 mL
Mechero de butano
Dos nueces dobles
Pinza universal
Placa – soporte
Probeta 100 mL
Rejilla con porcelana
Soporte doble
Termómetro de vástago
Termómetro -10ºC á +110ºC
Varilla 250 mm
Varilla 600 mm
Vaso precipitados 600 mL
Fundamento teórico:
Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una transferencia de energía en
forma de calor desde el más caliente (T1) al más frío (T2) Dicho tránsito de energía se mantiene hasta que
se igualan las temperaturas de ambos líquidos, alcanzándose entonces la temperatura de equilibrio (Te)
La cantidad de calor Q que se transfiere del cuerpo caliente al frío es igual al que recibe este y responde a
la expresión:
Q = m ⋅ ce ⋅ ∆T Q, donde m es la masa del líquido, ce su calor específico y ∆T la variación
de temperatura que experimentan.
Al realizar la experiencia en un calorímetro no se producen pérdidas de energía al exterior por lo que la
variación de energía del conjunto de los dos líquidos se anulan, pudiéndose escribir:
m1 ⋅ c1e ⋅ ∆T1 + m 2 ⋅ c 2e ⋅ ∆T2 = 0
El calor cedido por el líquido caliente es negativo, mientras que el calor absorbido por el líquido frío es
positivo.
34
Cuando la experinecia se realiza con una misma clase de líquido, se cumple que los calores específicos
son iguales, con lo que la expresión anterior se simplifica a:
m1 ⋅ ∆T1 + m 2 ⋅ ∆T2 = 0
Sustituyendo las expresiones de la variación de temperatura y despejando la temperatura de equilibrio,
obtenemos que:
m1 ⋅ (Te − T1 ) + m 2 ⋅ (Te − T2 ) = 0
Te =
m1T1 + m 2 T2
m1 + m 2
Procedimiento experimental:
1.- Haz el montaje de la práctica de acuerdo con la figura adjunta.
2.- Echar en el calorímetro 200 mL de agua tomada del grifo y tapar este –introducir también la varilla y
el termómetro en los orificios- Al cabo de cierto tiempo anotar su temperatura T2.
3.- Medir con la probeta 200 mL de agua y añadir al matraz erlenmeyer. Introducir un termómetro
suspendido de la placa soporte, sin que llegue a tocar ni el fondo ni las paredes. Calentar el agua hasta
alcanzar los 40ºC, aproximadamente, agitando con la varilla de vidrio para homogeneizar el medio.
4.- Añadir el agua caliente en el calorímetro. Cerrar, agitar y esperar hasta que se alcance la temperatura
de equilibrio, la cual será anotada.
5.- Repetir la experiencia tomando 200 mL de agua fría y 100 mL de agua caliente.
35
Observaciones y resultados:
Diseña una tabla de recogida de datos de las dos experiencias a realizar.
Calcular la temperatura de equilibrio teóricamente (de acuerdo con la expresión anterior) y comparar con
el dato experimental. Sacar conclusiones.
Cuestiones a resolver
1.- El valor encontrado experimentalmente para la temperatura de equilibrio es menor que el calculado
teóricamente. Si es así, ¿a qué puede deberse esa diferencia?
2.- Compara las diferencias encontradas en cada caso de la práctica. ¿En cuál de ellos es menor? ¿Qué
explicación coherente debe darse?
3.- ¿Cómo podría mejorarse el cálculo teórico para que al resolver el problema numérico de mezclas
térmicas, el valor de la temperatura de equilibrio se aproximase mejor al obtenido experimentalmente?
36
Práctica 8: La medida en los instrumentos volumétricos
Objetivo: conocer cómo se miden correctamente los volúmenes en distintos instrumentos de laboratorio y
cuál es más preciso.
Listado de material y reactivos: (díbujalos para aprenderlos)
Cuentagotas
Probeta 100 mL
Vaso de precipitados 100 mL
Matraz aforado 100 mL
Pipeta 10 mL
Agua
Pipeteador
Frasco lavador
Fundamento: Los instrumentos de uso más frecuentes para medir volúmenes de líquido son la probeta,
pipeta y bureta. Todos ellos son de vidrio y van graduados. La mayoría de los líquidos en su superficie,
debido a fuerzas de tensión superficial, sufren una curvatura llamada menisco, que en los líquidos
mojantes como el agua es cóncavo, mientras que en los líquidos no mojantes como el mercurio de los
termómetros es convexo.
En el caso del agua se tomará como nivel del líquido la tangente horizontal al fondo del menisco que
forma dicho líquido con la pared del vaso contenedor. Para facilitar la lectura, se coloca un papel blanco
detrás del menisco, a la vez que situamos nuestro ojo a la altura del menisco.
Además, busca información sobre los distintos instrumentos volumétricos utilizados en la práctica,
acompañándola con un dibujo de cada aparato.
Procedimiento experimental
CUENTAGOTAS: Introduciendo agua en el mismo, echar 2 ó 3 veces un número distinto de gotas en un
matraz para coger el tacto del cuentagotas. Llenar hasta 10 cc la probeta de 100 cc y, posteriormente, se
calculará el tamaño de la gota, contando el número de gotas necesarias para alcanzar el volumen de 15
cc. El tamaño de gotas se obtiene con la fórmula:
MATRAZ AFORADO-VASO DE PRECIPITADOS: Enrasar un matraz con agua, ajustando el menisco. Luego,
vierte el agua en el vaso de precipitados y anota qué observas.
PIPETA-PROBETA: Toma una pipeta de 10 cc. Llénela de agua, con cuidado, hasta su enrase y viértala en
una probeta de 100 cc, anotando la lectura de ésta.
37
Téngase en cuenta que el error que se observa es la acumulación de dos errores, uno el error
sistemático del instrumento, y otro el error del operador, propio de cada persona.
Observaciones y resultados:
Anota qué observas en cada instrumento y la diferencia de medidas entre unos y otros. Anota, además,
los errores de cada instrumento para determinar cuál es más preciso.
Calcula, además, el volumen de una gota del cuentagotas como se ha descrito antes.
Cuestiones a resolver
1. Indica las medidas realizadas acompañadas con su correspondiente incertidumbre por el
aparato de medida.
2. ¿En qué casos no se debe pipetear absorbiendo con la boca por el extremo, sino con una pera
de goma?
3. Enumera los tipos de error que puede haber en la medida de un volumen.
4. Si un operador en la lectura coloca el ojo por debajo del nivel del menisco, ¿qué tipo de error se
comete?. Razona si la lectura sería por exceso o defecto.
38
Práctica 9: Determinación de densidades de sólidos y líquidos
Objetivo: qué crees que se pretende con esta práctica.
Listado de material y reactivos: recuerda que pueden aparecer errores en los listados a partir de ahora.
Balanza analítica con una precisión de 0,01 g.
Matraz erlenmeyer de 100 mL
Bureta.
Líquidos puros diversos o disoluciones cuya densidad vayan a determinarse.
Probeta de 100 mL
Sólidos diversos, no solubles en agua y cuyo tamaño sea inferior a la boca del tubo.
Soporte
Embudo pequeño
Vidrio de reloj
Densímetro
Fundamento teórico: la densidad es la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. La masa y
el volumen son propiedades extensivas (dependen de la cantidad de materia) pero su cociendo es una
propiedad intensiva (tiene el mismo valor para todos los puntos de la sustancia) La densidad es una
propiedad característica de cada sustancia, que sirve para identificarla.
d=
m
=
V
kg
m3
Para medir la masa se utilizan balanzas y para el volumen depende de si se tiene un sólido regular o
irregular o si es un líquido. (Describe cómo se hace en cada caso) Además, describe el funcionamiento de
un densímetro de líquidos.
Procedimiento experimental
1.- Determinación de la densidad de un líquido con balanza y bureta
1.1. Pesar un erlenmeyer limpio y seco.
1.2. Cargar una bureta con el líquido cuya densidad se quiera determinar y precisar
exactamente el volumen de partida
1.3. Verter al erlenmeyer, con cuidando de no salpicar, un volumen determinado de
líquido.
1.4. Pesar el erlenmeyer con el líquido.
1.5. Determinar la densidad del líquido.
1.6. Comprobar el resultado con el densímetro de clase.
2.- Densidad de un sólido con balanza y probeta
2.1. Pesar el sólido seco en la balanza.
2.2. Llenar hasta la mitad con agua la probeta graduada y determinar el volumen de
líquido introducido.
2.3. Introducir el sólido pesado en la probeta graduada.
Se debe tener la precaución de que no queden burbujas de aire adheridas a la
superficie del sólido, para lo cual golpear suavemente la base del tubo sobre un trapo
depositado en la mesa.
2.4. Determinar el nuevo volumen.
2.5. Determinar la densidad del sólido.
39
Observaciones y resultados:
Recoge también el resultado obtenido por el resto de compañeros para poder hacer las cuestiones.
Cuestiones a resolver:
1.- Calcular la densidad media y el % de error de tu medida.
2.- ¿Qué error estamos cometiendo en cada una de las medidas?
3.- ¿Cómo puedes minimizar dichos errores?
40
Práctica 4: Enlace químico y propiedades de los compuestos
Objetivo: investigar el enlace presente en sustancias iónicas y covalentes mediante el estudio de la
conductividad eléctrica.
Listado de material y reactivos: anota lo que vayas utilizando en la práctica y ponlo en forma de lista.
Fundamento teórico: la conductivida de una sustancia se efectúa por iones, partículas cargadas
consituidas por uno o varios átomos, salvo en los metales cuya conducción eléctrica no consideraremos
en este experimento.
Explica la conductividad eléctrica en el caso de sustancias iónicas y covalentes.
¿Por qué conducen/no conducen las sustancias iónicas? ¿Por qué conducen/no conducen las sustancias
covalentes?
Busca por qué el agua, a pesar de ser una sustancia covalente, presenta una pequeña conductividad.
Procedimiento experimental:
1. Montar la fuente de alimentación con los cables conectados (cada uno en su color) Al otro
extremo poner la pinza de cocodrilo enganchado en él el electrodo (sobre un soporte). Encender
la fuente. CUIDADO AL MANEJAR EL APARATO ELÉCTRICO.
2. En un vidrio de reloj depositar un poco de agua destilada. Poner los electrodos en extremos
separados del vidrio de reloj tocando ambos electrodos el líquido. Medir la intensida y anotarla.
Se mide la intensidad con el óhmetro puesto en amperímetro (cable en C y
cable en A) Introducir los electrodos. Poner escala mayor (2 A) e ir bajando
hasta detectar o no corriente.
A mayor conductividad mayor intensidad y viceversa. Esto te dará el
carácter iónico o covalente de cada sustancia.
3. Limpiar y secar bien todo cada vez que se cambie de sustancia.
4. En otro vidrio de reloj depositar la sal común y medir la intensidad.
Anotad el resultado. Ahora, verted un poco de agua destilada en la sal y disolverla con una
varilla de vidrio. Medir de nuevo la intensidad y anotarla.
5. Repetir el mismo procedimiento que el paso anterior con las diferentees sustancias. Primero en
sólido y luego disueltas en agua destilada, salvo con el ácido clorhídrico que es líquido. Ojo con
el ácido clorhídrico y con el hidróxico sódico que son corrosivos. Además, recuerda que el
electrodo debe ser limpiado con agua destilada y secado con papel cada vez.
41
Observaciones y resultados
Anota tus resultados en una tabla como esta, incluyendo los resultados en sólido y en disolución para
compararlos y determinar su carácter iónico o covalente.
Escribe todas las observaciones que te hayan parecido curiosas o importantes en la realización de la
práctica, buscando su fundamento (el por qué)
Cuestiones a resolver
1. Escribe las fórmulas de todas las sustancias que han intervenido en esta actividad.
2. ¿Qué clases de compuestos conducen la electricidad? ¿En qué condiciones?
3. ¿Puede una sustancia conducir la corriente cuando está disuelta? ¿Qué ejemplo se da en la
experiencia?
42
Práctica 10: Preparación de disoluciones y reacción química
Objetivo:
Listado de material y reactivos:
Fundamento teórico: hablar de qué es una disolución y de las diferentes formas de dar su concentración.
Procedimiento experimental:
1. Preparar disoluciones acuosas de nitrato de plomo (II) y yoduro potásico, calculando previamente la
cantidad necesaria para obtener 100 ml de una disolución acuosa de nitrato de plomo (II) de
concentración 5 g/l y otros 100 ml de una disolución acuosa de yoduro potásico de 0´03 M. A
continuación, preparar las disoluciones:
a)
Añadir con mucha precaución, y por separado, el soluto calculado de cada sustancia
sobre una cierta cantidad de agua y agitar hasta su total disolución. Realizarlo en un
matraz erlenmeyer. (ATENCIÓN: el nitrato de plomo (II) es un producto tóxico por
ingestión, inhalación y contacto, por lo que se debe utilizar guantes de plástico para su
manejo teniendo la precaución de no inhalarlo y lavar siempre las manos tras la
realización de cada operación)
b) Verter con ayuda del embudo las disoluciones sobre dos matraces aforados de 100
ml, enjuagando varias veces con agua. Agitar para disolver las sustancias antes de
enrasar definitivamente. Etiquetar ambas disoluciones.
2. Mezclar a continuación las dos disoluciones del siguiente modo: verter 2 ml de la disolución de
nitrato de plomo (II) en un tubo de ensayo y añadir a continuación 2 ml de la disolución de yoduro
potásico. En este momento aparecerá un precipitado en forma de turbidez amarilla brillante.
3. Calentar a continuación hasta ebullición el tubo de ensayo con el precipitado, observando que el
compuesto se disuelve de nuevo y desaparece el precipitado. Si no desaparece completamente filtrar
la disolución caliente para eliminar el exceso y que la disolución quede concentrada, por debajo de su
punto de saturación a esa temperatura)
4. Dejar enfriar lentamente la disolución observando como pasado el tiempo aparece un precipitado en
forma de laminillas de color amarillo dorado al que se conoce con el nombre de lluvia de oro.
43
Observaciones y resultados:
Escribe las operaciones realizadas para el cálculo de las cantidades a añadir para la preparación de las
disoluciones (tienes que hacer el cálculo para las dos disoluciones aunque en el laboratorio sólo prepares
uno)
Anota todo aquello que observes durante la realización de la práctica.
Cuestionario
1. ¿Cuál es la sustancia formada? Escribe la reacción, ajustándola adecuadamente. ¿Qué tipo de
sustancia será: iónica, covalente o metálico? Razona tu respuesta.
2. Los dos precipitados son de la misma sustancia sin embargo presenta distinto aspecto. Investiga
acerca de este fenómeno denominado alotropía.
3. Indica todas las medidas de seguridad que has tenido que tener en cuenta durante la realización de la
práctica.
4. Expresa la concentración del KI en g/L y la del nitrato de plomo (II) en molaridad.
44
Práctica 11: Ley de Conservación de la masa o Ley de
Lavoisier
Objetivo: comprobar que la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.
Listado de material y reactivos: apunta los materiales y sustancias que utilices en la práctica.
Fundamento teórico: Antoine-Laurent Lavoisie (1743 – 1794) es considerado por muchos el padre de la
Química, debido a que con sus estudios contribuyó enormemente al desarrollo de la Química como
Ciencia.
Lavoisier comprendió siempre la importancia de la exactitud y sus experimentos se caracterizaron por el
gran cuidado y meticulosidad que ponía en los mismos. En su época, todavía había químicos que creían
que todas las sustancias estaban compuestas por cuatro elementos: fuego, aire, agua y tierra. Pensaban
que el motivo por el que después de calentar agua quedaba un sedimento, era porque el agua se
transformaba en tierra. Lavoisier, mediante precisas medidas, demostró que el sedimento provenía del
vidrio, que perdía peso.
Busca el enunciado de la Ley de Lavoisier y explica en qué se basa teóricamente.
Procedimiento experimental
1. Colocar en un matraz erlenmeyer 20 mL de ácido clorhídrico o ácido acético, empleando la
probeta para medir el volumen.
2. En el interior de un globo coloca 1,5 g de bicarbonato de sodio (NaHCO3), procurando que se
quede en el centro del mismo.
3. Pesar todo el conjunto y anotar la masa de los reactivos.
4. Poner el globo en la boca del matraz y echar el bicarbonato de sodio dentro del mismo para que
se produzca la reacción. Esperar hasta que esta finalice.
5. Pesar de nuevo el conjunto sin quitar el globo, anotando la medida 2.
6. Encender una vela y quitando el globo con cuidado del matraz dirige la salida del mismo hacia
llama de la vela.
7. Pesar de nuevo todo el conjunto, anotando la medida 3 del mismo.
Observaciones y resultados:
Anota las tres pesadas realizadas, especificando cuál es cada una.
Anota también qué observas cuando diriges la boca del globo a la llama y cualquier otra apreciación que
veas.
Comprueba si realmente se cumple la conservación de la masa.
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Cuestiones a resolver:
1. Compara la medida 2 y 3. ¿qué ha ocurrido?
2. ¿se hubiera cumplido la Ley de Lavoisier si no hubiésemos puesto el globo?
3. ¿Qué le ha ocurrido a la llama de la vela con el gas del globo?
4. ¿Qué gas se desprende en la reacción? Escríbe y ajusta la reacción identificando los reactivos y
los productos.
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Práctica 12: Factores que influyen en una reacción
En este caso no debes hacer informe de laboratorio, se harán de forma conjunta la experimentación y
anota aquí las observaciones realizadas y contesta al cuestionario.
Intercambio de energía en una reacción química
1. Añadir en un vaso de precipitados 10 mL de ácido clorhídrico concentrado. Introducir el
termómetro y anotar la temperatura.
2. A continuación, añadir un trozo de cinc al vaso de precipitados. Observar el termómetro.
Anotar los resultados.
3. Hacer el mismo proceso con el agua y el nitrato de potasio.
Cuestionario
1. Escribe las reacciones que han tenido lugar, ajustándolas.
2. Clasifica ambas reacciones en endotérmicas y/o exotérmicas, explicando el por qué.
3. Haz el diagrama energético de ambos procesos.
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Velocidad de reacción: influencia de la concentración de los reactivos
1. Poner en dos tubos de ensayo 5 mL de cada disolución de ácido clorhídrico (1,2 M y 3,6 M).
Colocar en un soporte con dos pinzas.
2. Coger dos trozos de granalla de cinc de la misma masa (pesar aproximadamente 0,2 g)
3. Añadir los trozos a la vez a cada uno de los tubos de ensayo y observar cuál desaparece
primero. Anotar los resultados.
Velocidad de reacción: influencia de la temperatura
1.
2.
3.
Tomar una pastilla efervescente y partirla por la mitad en dos trozos iguales.
Añadir a un vaso de precipitados 20 mL de agua fría (del grifo) y en otro la misma cantidad
pero de agua calentada previamente.
Introducir en cada vaso de precipitados el trozo de pastilla y observar qué sucede. Anotar
los resultados.
Cuestionario
1. Escribe la reacción del cinc con el ácido clrhídrico y ajústala. ¿Cuál es el gas que se desprende?
2. Explica qué ha ocurrido en cada caso y da la explicación teórica de lo observado en cada caso desde el
punto de vista de la teoría cinética.
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Práctica 13: Grado de acidez
Esta práctica también se hará de forma grupal, sólo teniendo que ir anotando los resultados y
observaciones, así como responder a las cuestiones.
Listado de material y sustancias:
•
•
•
Sustancias: Disoluciones de ácido clorhídrico e hidróxido sódico. Otras sustancias como vinagre,
leche, agua destilada, etc. Fenoftaleína.
Material vidrio: Tubos de ensayo, pipetas de 5 ml y cuentagotas.
Material general: Gradilla, espátulas y papel indicador.
Fundamento teórico
El pH de una disolución es la medida de la concentración de protones, [H+], que hay en la misma. Se
define como el logaritmo decimal, cambiado de signo, de dicha concentración:
pH=-log[H+]
Se puede conocer si un medio es básico o ácido a través de los indicadores, sustancias que en contacto
con un medio cambian su color. Así mismo, la medida del pH de una disolución se puede hacer, de forma
aproximada, con papel indicador, que es una mezcla de sustancias que en contacto con el medio cambian
de color según el pH de la misma.
Procedimiento experimental
Los pasos a seguir serían los siguientes:
1. Colocar en un tubo de ensayo un poco de agua destilada.
2. En cada uno de los tubos restantes preparar sendas disoluciones acuosas de vinagre, zumo de
limón, leche, etc.
3. Marcar con una etiqueta el contenido de cada tubo de ensayo.
4. Con una espátula tomar una gota de uno de los tubos de ensayo y depositarla en la tira de papel
indicador.
5. Observar el color que toma el papel indicador, compararlo con la escala y anotar el pH de la
disolución.
6. Repetir la operación con el resto de tubos de ensayo.
Procedimiento 2:
1.
2.
3.
Preparar cuatro disoluciones acuosas de ácido clorhídrico e hidróxido sódico diluidas en sendos
tubos de ensayo.
Añadir una gota de fenoftaleína a un tubo que contenga ácido clorhídrico y otro hidróxido de
sodio.
Observar el color que el mismo indicador toma en medio ácido y en medio básico y anotar el
resultado en tu cuaderno.
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Observaciones y resultados
Haz una tabla de sustancias, pH medido, color observado.
Cuestionario
1.- ¿Qué disolución del procedimiento 1 es la más ácida? ¿Y la más básica? ¿Hay alguna con
pH neutro?
2.- Ordena de mayor a menor la acidez de las sustancias analizadas.
3.- ¿Qué indicador es incoloro en medio ácido? ¿Y naranja en medio básico?
4.- Busca el por qué los indicadores muestran un color diferente según el medio en el que se
encuentren.
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PRÁCTICA CASERA
Reacciones químicas en casa: (Tercer trimestre)
-
Tinta invisible:
Si quieres escribir un mensaje secreto en un papel, usa vinagre, zumo de limón o cebolla
a modo de tinta invisible. Escribe sobre papel blanco. Al secarse, la escritura es
invisible. Quien recibe el mensaje deberá colocar el papel sobre la llama de una vela
durante escasos segundos; el texto adquirirá una coloración amarronada y se podrá leer
perfectamente. No acerques demasiado el papel a la llama; podría quemarse.
El vinagre y el zumo de limón o de cebolla desencadenan una reacción química en el
papel, transformándolo en una sustancia similar al celofán y, dado que su temperatura
de ignición es más baja que la del papel, el texto escrito se torna marrón.
Grábate y busca una explicación científica a este hecho.
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