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Universidad Interamericana de Puerto Rico Recinto Metropolitano

Departamento de Ciencias Naturales

MANUAL DE LABORATORIO

FUNDAMENTOS DE QUIMICA QUIM-1111

Revisado agosto 2011

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UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO RECINTO METROPOLITANO

Semana Actividad

1 Entrega de equipo Reglas de seguridad

2 ¿Qué es la materia?

3, 4 ¿Cuánto valen los centavos?

5 ¿Cómo se les da el nombre a las sustancias químicas? 6 ¿Cuánto en suficiente? 7 ¿Cuánto es demasiado?

8 ¿Cambian los iones sus parejas?

9 ¿Qué es un metal activo?

10 ¿Cuán fuerte es el jugo gástrico?

11 ¿Cuál es la mejor bolsa de aire?

12 ¿”hot packs” o “cold packs”? 13 Examen práctico

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MANUAL DE SEGURIDAD PARA ESTUDIANTES DE QUÍMICA (Adaptado del manual revisado por Dr. Jairo Pardo de la UPR-Cayey)

INTRODUCCIÓN Las normas de seguridad en el laboratorio desarrolla en el estudiante un hábito de conducta segura aplicable a su casa, su trabajo y sus juegos. Como resultado, se adquiere una conciencia clara de los peligros potenciales. La seguridad es una responsabilidad mutua y requiere la completa cooperación de cada uno en el laboratorio. Esta cooperación significa que cada estudiante e instructor observarán al pie de la letra las normas y procedimientos de seguridad. REGLAS OBLIGATORIAS A continuación se incluyen algunas indicaciones generales, precauciones en el manejo de reactivos y medidas de emergencia en caso de accidente. A. Indicaciones generales

1. Conocer la localización y el uso de todo equipo de seguridad disponible. 2. Estudiar el procedimiento experimental e identificar los peligros potenciales antes

de comenzar el experimento. 3. Se trabaja en presencia del instructor encargado. 4. Evitar las distracciones. Caminar con cuidado, sin prisa. 5. Atender todo el tiempo una reacción en progreso. 6. Usar gafas de seguridad todo el tiempo Lentes de contacto no ofrecen la

protección requerida en el laboratorio. 7. Mantener las gavetas de sus apartados cerradas. 8. Remover las obstrucciones al paso libre, tales como sillas, banquetas, zafacones,

etc. 9. Mantener su área de trabajo limpia: mesas, pisos, lavaderos. En caso de

cualquier duda consulte a su instructor, especialmente en caso de reactivos sin rótulos, falta de luz eléctrica y/o agua, envases para desperdicios rotulación, procedimientos para la disposición de desperdicios.

B. Manejo de equipo Muchos accidentes son el resultado del uso inadecuado del equipo.

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1. El equipo de medir no se utiliza para mezclar o llevar a cabo reacciones. 2. Al montar un equipo para un experimento, asegurar bien por medio de grapas,

alejado del borde de la mesa. 3. Asegurar que toda la cristalería esté libre de rajaduras. 4. Mantener el espacio de trabajo despejado. Sólo debe haber los materiales

autorizados, y libreta y bolígrafo. 5. El termómetro no se utiliza como agitador. 6. Mantener escrupulosamente limpias las balanzas. Cuando no estén en uso, la

balanza debe estar en cero. 7. La cristalería será limpiada antes de guardarse o entregarse. Si se trata de

cristalería rota, ésta se deshecha en un recipiente rotulado para vidrios.

C. Manejo de substancias químicas 1. Mantener tus manos limpias. Lavarse bien con jabón y agua siempre que tenga

contacto con reactivos y antes de dejar el laboratorio. Todas las substancias químicas son dañinas en algún grado. Algunas substancias que hoy se consideran seguras en el futuro pueden encontrarse que causen daño a largo plazo. Algunas substancias se absorben a través de la piel.

2. Al determinar el olor de una sustancia, no ponga su nariz directamente sobre el frasco.

3. No pruebe ningún reactivo por ingestión, inhalación o por contacto con la piel. 4. Muchas substancias causan daño al aparato respiratorio y no deben usarse en

grandes cantidades en áreas sin una buena ventilación. Preferiblemente deben manejarse en el extractor de gases.

Algunas de estas substancias son:

CCl4 Tetracloruro de Carbono Br2 Bromo H2S Ácido Sulfhídrico NH3 Amoníaco SO2 Dióxido de azufre CHCl3 Cloroformo HCl Ácido Clorhídrico CH3-CH2-Cl Cloro etano PCl3 Tricloruro de Fósforo NH4OH Hidróxido de Amonio CO Monóxido de Carbono HBr Ácido Bromhídrico SOCl2 Cloruro de Tíonilo COCl2 Cloruro de Carbonilo (BH3)2 Diborano C6H6 Benceno

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HF Ácido Fluorhídrico PCl5 Penta cloruro de Fósforo HI Ácido Yodhídrico

5. En la eventualidad de que haya una botella que no esté rotulada debidamente, debe informarse el caso al instructor. Lee cuidadosamente la etiqueta (dos veces) antes de usar el material. El uso incorrecto de substancias puede causar accidentes o arruinar el experimento.

6. Al verter reactivos líquidos de una botella, agarre la botella por el lado de la etiqueta. De esta forma protege la etiqueta y la mano del próximo usuario.

7. Utiliza la cantidad de material que se ha indicado, evita los excesos. Remueva del envase la cantidad aproximada y descarte el exceso en el envase rotulado recomendado por el instructor. No se puede devuelver reactivos al envase original. Los sólidos se echan en envases para desperdicios sólidos, líquidos se depositan en envases rotulados y autorizados por el instructor. Nunca descartes materiales sólidos o líquidos por el fregadero sin la autorización del instructor.

8. Para llenar una pipeta se usa una pro-pipeta o un aspirador. Constantemente vigila y no dejes que entre aire.

D. Limpieza

1. Limpia mientras trabajas, manteniendo tu mesa libre de sustancias químicas, pedazos de papel y cristalería sucia.

2. Mercurio y todos los compuestos de mercurio deben depositarse en un envase especial.

3. Enjuaga la cristalería con agua destilada si solo has utilizado soluciones acuosas, antes de guardar el equipo o entregarlo.

4. Evita chocar la cristalería con los bordes del fregadero. Cualquier cosa que ruede debe colocarse en un lugar apropiado. Si algo resbala, déjalo caer y así evitará cortaduras peligrosas al tratar de sujetarlo causando una rotura accidental.

5. Los reactivos o substancias químicas no se almacenan en la gaveta. Además de la posible contaminación pueden ocurrir accidentes peligrosos.

6. El estudiante no sacará reactivos fuera del laboratorio. 7. Limpia tu mesa de trabajo usando papel toalla húmedo.

MEDIDAS DE EMERGENCIA Indicaciones generales

1. En caso de emergencia (fuego, derrames, fugas o accidentes), inmediatamente avisa al instructor y a tus vecinos.

2. Sigue al pie de la letra las indicaciones de la persona encargada.

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3. En caso de resultar alguien herido, una o más personas, familiarizadas con las circunstancias del accidente, deben acompañar a éste a Servicios Médicos y/o al Hospital. Estas personas deben informar al médico sobre las circunstancias del accidente incluyendo las sustancias químicas específicas que se usaron al momento del accidente. Los acompañantes llevarán consigo los “Material Safety Data Sheet” (MSDS) correspondientes a las sustancias involucradas en el accidente.

4. Es importante de que ser posible al accidentado llene la hoja de “INFORME DE ACCIDENTE”, si el accidentado no está en condiciones de hacerlo, la hoja la llenará algún testigo. Dicha hoja se puede conseguir con el técnico de laboratorio o en el Departamento de ciencias Naturales o con alguno de los miembros del Comité de Seguridad.

Indicaciones específicas I. Fuego en la ropa Empapa a la persona bajo una ducha de seguridad, quitándole toda la ropa contaminada con reactivos químicos. Manten la ducha abierta por 15 minutos para remover el calor y lavar el área afectada por las substancias químicas. Pon paños de agua fría sobre áreas quemadas y cubra la persona para evitar “shock”, obtén atención médica. Nunca usa un extintor de fuego en una persona cuya ropa se está quemando, puede sofocarse. II. Reactivos derramados sobre una gran área del cuerpo Quítate inmediatamente toda la ropa contaminada bajo la ducha. Debes ser tratado según se indica en la sección anterior fuego en la ropa. III. Quemaduras – Termales o Químicas Inmediatamente sumerje bajo agua fría la parte afectada y mantenla así por 15 minutos. Lávate con detergente suave y agua pero no uses reactivos neutralizantes, ungüentos, cremas, lociones, etc. IV. Reactivos en una pequeña área del cuerpo Lávate con abundante agua y jabón. Si no hay quemaduras visibles, usa agua tibia y jabón, remueve cualquier joyería para facilitar remover trazas residuales. Si se nota algunos efectos tardíos (el próximo día) repórtalos para atención médica, indicando las substancias químicas envueltas.

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VI. Sustancias químicas en los ojos Lávate inmediatamente con gran cantidad de agua por quince minutos continuos. Usa una fuente para lavado de ojos. El ojo debe mantenerse abierto para permitir el lavado de los párpados. Si no hay una fuente de lavado para ojos, la persona debe acostarse boca arriba y debe echarse agua abundante dentro del ojo. Obtén atención médica inmediata no importa lo simple que se considere el caso. VII. Derrame de reactivos químicos Alerta inmediatamente a tus vecinos y al instructor.

1. Limpia según las instrucciones del instructor. 2. Si la sustancia derramada es volátil, inflamable o tóxica, apagua todos los ll

motores que puedan producir chispas a tu alrededor. Despeja el salón hasta que se lleve a cabo la descontaminación. El instructor será el responsable de indicar el procedimiento a seguir.

3. Los derrames de Mercurio deben ser cuidadosamente recogidos usando una línea de vacío que tenga trampa y termine en un pequeño pedazo de tubo en forma de gotero. Pequeñas gotas de Mercurio, (aún de un termómetro roto) presentan una gran área de superficie y pueden generar concentraciones peligrosas de vapor de Mercurio en el aire. Bajo ninguna circunstancia toques el Mercurio con tus manos.

VIII. Cortaduras

1. Si la cortadura es seria y sangra mucho, pon una gasa de presión sobre la misma y obtén atención médica inmediatamente. Evita el contacto con sangre, usa guantes.

2. En caso de pequeñas cortaduras, lava con agua, remueve cualquier pedazo de vidrio y obténé atención médica. Aplica una gasa de presión sobre la herida. Nunca uses un torniquete. Evita el contacto con sangre, use guantes.

IX. Fuego

1. Llama al instructor. Manten la calma. Si no hay heridos y el fuego está dentro de un envase, puede apagarse cubriendo el envase con un vaso de precipitado grande o un cristal de reloj. No uses una toalla. Remueve toda sustancia inflamable para evitar la propagación del fuego.

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2. Si el fuego se ha esparcido sobre una gran área, todos deben desalojar el salón excepto el instructor y aquellas personas que él ha designado para ayudar. Usa extintor tipo ABC o de CO2 dependiendo del tipo de fuego. En caso de no poder controlar el fuego, llama al personal de seguridad asignado.

XI. Descarga eléctrica o asfixia El profesor, el supervisor de técnicos o algún miembro del comité de seguridad que haya recibido el entrenamiento debe usar la técnica de resucitación apropiada. Debe aparecer en lugar visible los nombres y extenciones del personal de seguridad asignado. XII. Substancias ingeridas La víctima debe forzarse a ingerir grandes cantidades de agua en su ruta al hospital. Asegúrese de saber exactamente qué sustancia fue ingerida, el profesor a cargo del laboratorio debe notificar por adelantado al centro de tratamiento para que estén preparados a recibir a la víctima. A estos efectos el profesor deberá leer la sección correspondiente en la colección de las hojas de datos de seguridad de los materiales (MSDS). El técnico a cargo del laboratorio acompañará a la víctima al centro de tratamiento. XIII. Rotura de cristalería Alerta a tus vecinos sobre la presencia de vidrios sobre la mesa o en el piso. Usando guantes o una toalla gruesa recoje los pedazos grandes. Usa un recogedor de polvo para los pedazos pequeños.

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REGLAS DE SEGURIDAD Y COMPORTAMIENTO EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA

1. Todos los estudiantes deben usar gafas de seguridad y bata mientras estén dentro del laboratorio.

2. Hablar en voz baja. 3. No está permitido fumar en el edificio, sus áreas de entrada o salida, y las

rampas. 4. El experimento del día debe haberse estudiado antes de entrar al laboratorio. 5. Echar desperdicios sólidos, no reactivos en los zafacones provistos. 6. Mantener limpias las balanzas y la mesa de trabajo. 7. Mantener limpias y tapadas las botellas de reactivos en los sitios asignados. 8. Rotular debidamente los recipientes que contienen líquidos y sólidos para

evitar equivocaciones. 9. Cuando la cantidad de un reactivo no esté especificada, usar una cantidad

mínima. De coger un exceso, compartirlo con su compañero: nunca devolverlo a la botella de reactivo.

10. Si hay que usar gotas de un líquido y la botella de reactivo no tiene cuentagotas, vaciar un poco en un vaso pequeño y llenar el cuentagotas de esta porción. Nunca introducir su cuentagotas en las botellas de reactivo. 11. Nunca calentar sistemas cerrados. 12. Nunca se debe probar substancias químicas en el laboratorio. 13. Conocer con exactitud la localización de las mantas de incendio y de la

ducha. 14. Cada estudiante debe estar pendiente a su experimento y no al del compañero. 15. No se debe comer o tomar cosa alguna dentro del laboratorio ( y al hacerlo

afuera deben lavarse las manos, asegurándose de que no estén impregnadas de algún material tóxico).

16. No habrá reposición de laboratorio. 17. Usar zapatos cerrados sin orificios. 18. No se recomienda el uso de pantalones cortos. 19. Si padece de alguna alergia u otra condición que lo ponga a riesgo por el

contacto con reactivos, comunícalo inmediatamente al instructor para que se tomen las medidas apropiadas. Esta información será estrictamente confidencial.

20. El pelo largo debe ser recogido para evitar accidentes innecesarios.

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MATERIAL SAFETY DATA SHEET (MSDS)

Propósito: Para garantizar la seguridad y condiciones de empleo seguras (Contenido en la “Occupational Safety and Health Administration”, OSHA) Definición: Hoja de Datos de Seguridad de Materiales. “Material Safety Data Sheet” (MSDS) Objetivos: 1. Informar sobre los peligros de las sustancias químicas o materiales. 2. Cómo protegerse de los materiales 3. Respuesta a emergencia 4. Derecho por acceso a los MSDS Finalidad: Indicarle:

1. Propiedades físicas de los materiales 2. Equipo de protección a usarse 3. Primeros auxilios a seguir 4. Procedimientos en caso de derrame y accidentes

¿Qué es un material peligroso? Aquel que:

1. Se especifica en la Ley 29 “Code of Federal Regulations” (CFR) parte 1910 sub parte z 2. Posee un “Threshold Limit Value”(TLV) asignado 3. Produce cáncer, es corrosivo , tóxico, irritante y/o

sensibilizador Contenido del MSDS: Organizado en 9 secciones: Sección I: Identificación del material Incluye: a. nombres del material

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b. número de teléfono del proveedor c. Representación de los peligros potenciales según la “National Protection Association” (NFPA) Risk Riesgo

Risk Inhalation Inhalación (Riesgo) Skin Piel K* Health - (Salud)

(Inflamabilidad)-Flammability *A qué temperatura puede incendiarse (Reactividad)- Reactivity Special Warnings- (Advertencias especiales) HMIS** ** El sistema de códigos de la NFPA para representar los diferentes peligros potenciales asociados a los materiales se basa en un sistema de colores y números. Se asigna un valor de (4) para máxima peligrosidad y un valor de (0) para la mínima. A continuación se describe este sistema: HEALTH: (salud) – diamante color azul Código Numérico:

4. Exposición bien breve con el material puede causar muerte o daño residual mayor, aunque haya recibido atención médica inmediata. 3. Exposición breve con el material puede causar daño temporero

o residual serio, aunque haya recibido atención médica inmediata.

2. Exposición intensa o continua con el material puede causar incapacidad temporera o posible daño residual a menos que reciba atención médica inmediata.

1. Exposición con el material causa irritación y daño residual menor aún cuando no se reciba atención médica. 0. Exposición a los materiales durante un incendio ofrece los mismo peligros que cualquier otro material combustible ordinario.

FLAMMABILITY (inflamabilidad) – diamante color rojo

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4. El material se evaporará rápida o completamente a presión atmosférica y a temperatura ambiente normal o se incendia de inmediato cuando se dispersa en el aire.

3. Un líquido o sólido que puede ser incendiado a casi todas las temperaturas.

2. El material tendría que ser calentado de forma moderada o expuesto a altas temperaturas antes de que se incendie.

1. El material tiene que ser pre-calentado antes de que pueda incendiarse. 0. Material que no se incendia.

REACTIVITY (Reactividad) - diamante color amarillo

4. El material podría detonar o sufrir una descomposición explosiva o reacción equivalente a temperaturas y presiones normales. 3. El material podría sufrir una reacción explosiva o detonar, pero

necesita una fuente que lo inicie; o tendría que calentarse en un lugar confinado antes de que se inicie; o puede reaccionar de forma explosiva con el agua.

2. El material es normalmente inestable e inmediatamente sufre un cambio químico violento sin detonar. También puede reaccionar violentamente con agua o puede formar mezclas potencialmente explosivas con agua.

1. El material es normalmente estable, pero viene a ser inestable a temperaturas y presiones elevadas o puede reaccionar con agua liberando alguna energía, pero no violentamente.

0. El material es normalmente estable, aunque sea expuesto a fuego, y no reacciona con agua.

SPECIAL WARNINGS (Advertencias Especiales) – diamante blanco (OXY) Material oxidante Material Radioactivo (W) Material que es peligroso cuando está en contacto con agua o humedad. Sección II: Ingredientes y Peligros

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a. Una exposición es aceptable si no excede ciertos límites (como tiempo y concentración).

b. Símbolos TLV (“Threshold Limit Value”) – concentración a la que se puede exponer una persona día a día sin efectos a la salud. La exposición debe ser por rutas distintas a la ingestión, promulgadas por OSHA. TWA (“Time Weighted Average”) – tiempo ponderado de concentración promedio permitida para una exposición normal de 8 horas diarias de trabajo o 40 horas a la semana. IDLH (“Inmediately Dangerous to Life or Health”). La máxima concentración de la cual se debe salir dentro del intervalo de 30 minutos, sin que produzca síntomas o efectos a la salud irreversibles. STEL (“Short Term Exposure Limit”). Concentración máxima de exposición en 15 min. No exceder TWA. TCLo = TC low (“Toxic Concentration Low”) valor de concentración mínima de una sustancia en el aire, donde su exposición causaría daño o efecto tóxico. LD50 (“Lethal Dosis”) concentración en que morirán el 50% de rata por ingestión. PEL (“Permissible Exposure Limit”) Límite de exposición permitido, promulgado por la “American Conference of Govermental Industrial Hygienists” (ACGIH). LEL* (“Lower Explosive Limit”) Se refiere a la concentración mínima de un gas o vapor (% Vol. en aire), que puede incendiarse o detonar cuando se expone a una fuente de ignición a temperatura ambiente. UEL* (“Upper Explosive Limit”) La concentración máxima de un material en el aire que produce un estallido de fuego o que se enciende cuando se expone a una fuente de ignición (como: mucho calor, corriente eléctrica, chispa o llama). *Aplica para T inflamabilidad

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Sección III: Datos Físicos Cómo manipular de forma segura el material y conocer su comportamiento a diferentes condiciones. Esto permite escoger la protección adecuada. Sección IV: Datos de incendio y explosión

a. Los datos de inflamabilidad y los datos físicos señalan cuán peligroso es el material.

T inflamabilidad (“Flash point”) mínima temperatura a la que un líquido inflamable desprende suficiente vapor como para formar una mezcla explosiva con el aire. b. Cuando se tiene poco tiempo durante un incendio –

informa cuál es el mejor manera de combatirlo y las precauciones a los bomberos.

c. Temperatura de Auto ignición – La mínima temperatura a la cual se incendia una sustancia sin estar en contacto con una llama o chispa.

Sección V: Datos reactividad

a. Provee información para almacenar y manipular con mayor seguridad un material.

b. Ayuda a seleccionar el material de los recipientes, estantes, ropa y dispositivos de protección personal.

Sección VI: Peligros contra la salud

a. Ruta de entrada al cuerpo 1. Inhalación - la ruta principal 2. Contacto – El material entra a través de la piel para reaccionar con el tejido del cuerpo y es absorbido por los órganos internos. Ingestión – Pequeñas cantidades ingeridas por accidente pueden ser mortales, depende de la toxicidad del material.

Sección VII: Derrames, fuegos y métodos de evacuación a. Cuándo actuar en caso de un derrame, a la vez que

salvaguarda su salud y protege el ambiente contra daños adicionales.

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Sección VIII: Información de protección especial a. Cuándo es necesario trabajar con un material particular,

le indica qué pasos y precauciones específicas debe tomar.

b. Para reducir la exposición: Los controles generales de ingeniería deben ser > los controles administrativos (educación, etiquetas) y > los equipos de protección personal.

Sección IX: Precauciones y comentarios especiales

a. Provee información sobre recipientes seguros para almacenaje.

b. Incompatibilidad con otros materiales. c. Comentario referente al material, no incluido en otras

secciones. Referencias: 1. OSHA 40, taller ofrecido por el “Allied Occupational Advisory Group, Inc.”, junio de 1994. Oficina de CASSO, Recinto Universitario de Mayagüez. 2. MSDS Pocket Dictionary, edición 1990.

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INCERTIDUMBRE DEL EQUIPO DE LABORATORIO E INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN QUÍMICA

Nota: Las incertidumbres pueden variar dependiendo de la precisión con que se fabrique el equipo o instrumento. Por lo tanto, esta lista le sirve de guía para el equipo que utilizamos actualmente en el laboratorio de Química.

EQUIPO VOLUMĚTRICO

1. Bureta a. 50 mL ± 0.02 mL

2. Probetas

a. 10mL con divisiones de 0.1 ó 0.2mL es ± 0.1mL b. 25mL con divisiones de 0.1 ó 0.2mL es ± 0.1mL c. 25mL con divisiones de 0.5mL es ± 0.3mL d. 50mL con divisiones de 1mL es ± 0.4mL e. 100mL con divisiones de 1mL es ± 0.6mL f. 250mL con divisiones de 2mL es 1.4mL g. 500mL con divisiones de 5mL es ± 2.6mL h. 1000mL con divisiones con 10mL es ± 5.0mL

3. Matraces volumétricos

a. 10mL ± 0.02mL b. 25mL ± 0.03 mL c. 100mL ± 0.08 mL d. 200mL ± 0.10mL e. 250mL ± 0.12 mL f. 500mL ± 0.20mL g. 1,000mL ± 0.30mL

4. Pipetas volumétricas

a. 5mL ± 0.01mL b. 10mL ± 0.02mL c. 25mL ± 0.03mL d. 50mL ± 0.05mL

5. Pipetas graduadas*

a. 1mL con divisiones de 0.01 es ± 0.02mL b. 1mL con divisiones de 0.1 es ± 0.02mL c. 2mL con divisiones de 0.1 mL es ± 0.02mL d. 5mL con divisiones de 0.1mL es ± 0.04mL e. 10mL con divisiones de 0.1mL es ± 0.06mL f. 25mL con divisiones de 0.1mL es ± 0.10mL

OTROS EQUIPOS

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1. Balanzas a. Centro-gram balance ± 0.01g b. OHAUS Navigator ± 0.01g c. OHAUS Adventurer ± 0.002g

2. Termómetro

a. Con escala de -20 ºC a 110ºC con divisiones de 1ºC ± 0.1ºC

3. Metro pH ± 0.05 4. Spectronic 20 ± 0.2%

Incertidumbre en % (o precisión relativa) = (error/medida) x 100 *TC 20ºC Contiene ese volumen. *TC 20ºC Volumen a vaciarse.

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Cifras Significativas I. Determinando el número de cifras significativas en una cantidad.

1. Todos los dígitos enteros que no son ceros son significativos Ej. (12345 tiene 5 cifras significativas)

2. Los ceros a la izquierda del punto decimal que no están precedidos por un dígito

entero no igual a cero, NO son significativos.

Ej. (0.5367 tiene 4 cifras significativas)

3. Los ceros a la derecha del punto decimal, no precedidos y antes de un dígito entero no igual a cero NO son significativos. Ej. (0.00324 tiene 3 cifras significativas) A diferencia de: (1.00 tiene 3 cifras pues están precedidos por el 1)

4. Los ceros entre números enteros que nos cero son significativos.

Ej. (0.040056 tiene 5 cifras significativas)

5. Los ceros al final de un número y a la derecha del punto decimal SI son significativos.

Ej. (0.2345000 tiene 7 cifras significativas) A diferencia de: (100 que pueden o no ser significativos) En el caso en que estos ceros sean significativos los debemos expresar de la siguiente manera: 1.0 x 102 para indicar 3 cifras significativas.

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II. Reglas para multiplicación y división de números.

El resultado de una multiplicación o división deberá contener tantas cifras

significativas como lo menos precisa (menor cantidad de cifras significativas) de las cantidades usadas en el cálculo.

Ej. (0.225) x (0.0035)

(2.16 x 10-2) En este caso 0.225 tiene 3 cifras, 2.16 x 10-2 tiene 3 cifras significativas y 0.0035 tiene sólo 2 cifras significativas. Por lo tanto, el resultado tiene que ir a dos cifras significativas. El resultado es 0.0364583 y se redondea a 0.036 o se puede expresar como 3.6 x 10-2 . III. Reglas para adición y sustracción de números El resultado de sustracción o adición debe estar expresado con el mismo número de LUGARES DECIMALES como la cantidad que lleve el número menor de lugares decimales. Ej. Considera la suma: 15.02? 9,986.0?? 3.518 10,004.538 10,004.5 es el resultado (Los ¿ indican que usted no conoce este número, por lo tanto su resultado no puede tener un número en ese lugar) La suma tiene la misma incertidumbre como el término que tiene el menor número de lugares decimales (9,986.0). Note que el cálculo no está limitado por las cifras significativas. Podemos observar que la suma tiene más números que cualquiera de los términos de la adición. IV. Reglas para logaritmos y antilogaritmos El resultado de un logaritmo contiene tantos LUGARES DECIMALES como cifras significativas tenga el número del cual obtenemos el logaritmo. Ej. LOG(2.34) = 0.369 El resultado de un antilogaritmo contiene tantas cifras significativas como LUGARES DECIMALES tenga el número del cual obtenemos el antilogaritmo.

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Ej. Antilog (3.15) = 1412.53 ó 1.4 x 103

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¿QUÉ ES LA MATERIA?

INTRODUCCION

Todo lo que nos rodea se puede clasificar como materia o energía. Tradicionalmente se define la material como todo aquello que tiene masa y ocupa espacio. Basados en esta definición, podemos encontrar una diversidad enorme de materia según su composición, su estado físico, sus propiedades físicas y químicas y muchas otras características. Para poder relacionarte con varios tipos de materia, tendrás la oportunidad de observar unas muestras de diversos tipos de materia para observar. Hipótesis: ¿Cómo clasificarías la materia?

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MATERIALES

15-17 muestras de materia en una gradilla

MEDIDAS DE SEGURIDAD

PROCEDIMIE

NTO Cada pareja de estudiantes recibirá un muestrario. Cada muestra estará rotulada en diversas formas. La información de cada muestra puede aparecer en inglés o español. Sin embargo, la redacción de la información se hará en uno de los dos idiomas. Las etiquetas pueden tener la siguiente información:

Nombre científico

Fórmula Molecular Símbolo Nombre común Masa atómica promedio Masa molecular Varias materias separadas por (/)

A base de tus observaciones y la información en la etiqueta podrás clasificar la materia en una de las siguientes categorías:

Elemento

Compuesto, entre ellos, hidratos Solución Mezcla heterogénea

PROCEDIMIENTO

1. Prepara una tabla de tus observaciones y datos, que incluya:

Propiedades físicas de cada muestra Clasificación de cada muestra a base de las categorías mencionadas

Los recipientes de las muestras no deben abrirse. Algunas muestras pueden ser tóxicas o irritantes.

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Si la muestra es un elemento, escribe el nombre, el símbolo, su masa atómica promedio y su ubicación en la Tabla Periódica (período, familia).

Si es compuesto, escribe su nombre, su masa molecular y su fórmula molecular. Si es una solución, determina cuál es el soluto y cuál es el disolvente.

2. No todos los muestrarios son iguales. Busca entre tus compañeros otro muestrario que presente materia diferente al tuyo.

DISCUSION Y CONCLUSIONES 3. Establece un mapa conceptual para la clasificación de la materia. 4. ¿Qué tipo de materia no encontraste en tu muestrario? 5. ¿Cómo puedes distinguir a un elemento, de un compuesto, de una solución, de una mezcla heterogénea? 6. ¿En qué unidades de masa se expresan la masa atómica promedio y la masa molecular? ¿Qué valor tiene esa unidad en gramos? 7. Menciona por lo menos 5 elementos en su forma natural que tienes en tu casa. 8. Menciona por lo menos 5 compuestos que tienes en tu casa. 9. Menciona por lo menos 5 soluciones que tienes en tu casa. 10. Menciona por lo menos 5 mezclas heterogéneas que tienes en tu casa. VOCABULARIO CIENTIFICO RELACIONADO elemento compuesto solución soluto disolvente mezcla heterogenea materia homogénea masa molecular masa atómica promedio Tabla Periódica período familia de elementos hidrato fórmula molecular símbolo de elemento unidad de masa atómica mapa conceptual estado de la materia

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¿CUÁNTO VALE UN CENTAVO?

INTRODUCCIÓN

Hoy día, los centavos se han estado acumulando en jarros en el hogar, en el automóvil, en los bolsillos, la cartera y tal parecería que nadie le pone importancia. Para muchos, son una molestía. ¿Será que no tienen valor? ¿De qué están hechos? ¿Realmente, carecen de valor? Analicemos sus propiedades y determinemos si tienen valor.

MATERIALES (por grupo) Centavos de diversas fechas Balanza con una precisión de ± 0.01 g

1 probeta de 50 mL lima de metal ácido clorhídrico de 3-4 M 2 vasos de cristal de 100 mL

HIPOTESIS

¿Crees que los centavos son todos iguales? ¿Tienen algún valor?

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PROCEDIMIENTO

PARTE I — DATOS CUALITATIVOS

Obten 8-10 centavos de diversos años (desde el presente hasta los años 60 o antes). Anota tus observaciones cualitativas de los centavos en la tabla 1.

Tabla 1. Propiedades Cualitativas de Diferentes Centavos

Muestra #

Año en que fue acuñado

Observaciones Cualitativas

1. ¿Hay en tus observaciones de las propiedades de los centavos (Tabla 1) variaciones

significativas que indiquen que las diferencias en los centavos están basadas en el año en que fueron acuñados? Por ejemplo, ¿aparenta haber cambios en el color, la masa relativa o el tamaño de los centavos en años específicos?

2. Tus observaciones, ¿apoyaron tu hipótesis? ¿Por qué sí o por qué no?

PARTE II — DATOS CUANTITATIVOS

HIPOTESIS ¿Es la masa de todos los centavos la misma, independientemente del año en que fue acuñado el centavo?

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PROCEDIMIENTO:

I. MASA Y AÑO DE ACUÑADO

1. Mida la masa de 10 centavos. Prepara una gráfica de tus 10 datos de masa y consigue 10 datos adicionales de entre los otros grupos de trabajo. Debes tener si posible datos de centavos de una gran variedad de fechas.

Datos

Tabla 2. – Año Acuñado vs. Masa (g) de los Centavos.

Año

Masa (g)

Año

Masa (g)

2. Prepara una gráfica:

El eje horizontal (x) debe utilizarse para representar los valores de la variable independiente, y las posiciones en el eje vertical (y) deben representar la variable dependiente (valores calculados o medidos). Para este experimento, el eje de x es el año en que fue acuñado y el eje de y la masa del centavo (g). Tu gráfica debe tener un título y el título de los ejes con las unidades respectivas. PREGUNTAS: 1. ¿Qué patrones, si alguno, muestran los datos de la clase en la masa del centavo vs. el año en que fue acuñado?

2. ¿Contradicen o apoyan tu hipótesis los resultados obtenidos? ¿Por qué sí o por qué no?

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3. ¿Puedes estimar la masa de un centavo si conoces el año en que fue acuñado? ¿Por qué sí o por qué no?

4. ¿Se pueden clasificar los centavos en dos grupos diferentes? ¿Cuáles?

II. MASA Y VOLUMEN

1. Selecciona 12 centavos de cada grupo de centavos a base de su masa. Determina la masa de 3, 6,9 y 12 centavos de cada grupo.

2. Determina también el volumen de 3, 6, 9 y 12 centavos de cada grupo. Esto se hace por desplazamiento de agua. Para hacer esto, añade a una probeta 50 mL de agua. Coloca 3 centavos dentro de la probeta y lee el aumento del volumen (Volumen final – 50.00 mL = volumen de los 3 centavos). Añade 3 centavos más, y mide el volumen para 6 centavos. Repite el procedimiento para 9 y 12 centavos en cada grupo.

1. Calcula el volumen promedio por centavo con los datos recopilados y también midiendo las dimensiones (altura y radio, V = πr2h, en cm). Compara ambos.

Grupo A Masa (g) Volumen (mL)

3 ¢

6 ¢

9 ¢

12 ¢

Grupo B Masa (g) Volumen (mL)

3 ¢

6 ¢

9 ¢

12 ¢

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PREGUNTAS

5. ¿Es el volumen del centavo independiente o dependiente del año en que fue acuñado?

Construye una gráfica de la masa de los centavos de cada grupo vs. el volumen de los centavos en los paquetes de 3, 6, 9 y 12.

Calcula las pendientes (∆y/∆x en g/mL) de las líneas en la gráfica de los datos de dos grupos.

¿Qué representa la pendiente, g/mL)

¿Se puede estimar la densidad de un centavo si conoce el año en que fue acuñado?

Si la densidad de dos materiales es igual, qué se puede inferir sobre su composición? ¿Si es diferente?

PARTE III — REACTIVIDAD

Hipótesis: Es la reactividad química de los centavos igual, independientemente del año en que fueron acuñados?

Procedimiento

1. Utiliza una lima de metal para quitar parte del metal en tres a cuatro puntos en el borde externo de su centavo más viejo y del más nuevo. De acuerdo a tus observaciones, ¿parecen los centavos ser heterogéneos u homogéneos en su composición? Anota tus observaciones.

31

2. Obten un par de vasos de cristal. Anote en cada vaso el año en que fue acuñado cada centavo. Con mucho cuidado, echa 40 de ácido clorhídrico (HCl) 3-4 M en cada vaso.

¡Si el ácido entra en contacto con tu piel o vestimenta, lava el área afectada con mucha agua!

3. Cuidadosamente desliza uno de los centavos en la solución, como se demuestra en la figura.

No tires el centavo en el vaso, ya que puede salpicar en su vestimenta o en su piel. Anota tus observaciones.

2. Observa los resultados de reactividad y anota tus observaciones.

Cubre cada vaso con un cristal de reloj y déjalo en un lugar aparte seguro (según le indique su instructor) para observarlo durante el próximo período de clase. 5. Cuando hayas terminado tus observaciones, obten un vaso grande de agua con alrededor de 400mL de agua. Vierta lentamente el ácido en el agua. Saca el centavo con pinzas y enjuágualo. Es seguro verter el ácido diluido por el fregadero.

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PREGUNTAS

6. ¿Tus observaciones apoyan tu hipótesis con respecto a la reactividad y al año en que fue acuñado el centavo? ¿Por qué sí o por qué no?

7. Las propiedades tales como la densidad de los metales se incluyen en libros de referencia como el CRC Handbook of Chemistry and Physics. La densidad de

algunos metales comunes que aparentan ser plateados son: aluminio = 2.70g/cm3;

plata = 10.5g/ cm3; cinc = 7.11g/ cm3; níquel = 8.90g/cm3; mientras que la

densidad del cobre = 8.92g/cm3. Basándose en esta información, ¿cuál es con mayor probabilidad la composición de los centavos?

8. Escribe la ecuación química de la reacción con HCl. 9. Consigue información sobre la historia de los centavos. PARTE IV. FUSION (opcional) 1. Escoje un centavo de cada grupo. Raya con una lima en tres lugares en cada centavo. 2. Haciendo uso de una pinza, somete cada centavo a la llama de un mechereo,en la sección azul de la misma. Manten el centavo por un minuto bajo la llama. Observa lo que le ocurre a cada centavo. Coloca los centavos calientes sobre un cuadrado de tela metálica para que se enfrie. PARTE V. VALOR DEL CENTAVO (opcional)

Consigue el valor en el mercado del cobre y del zinc. Calcula para cada tipo de centavo, presumiendo 97.5% Cu y 2.5% Zn, y 97.5%

Zn y 2.5% Cu en cada centavo respectivamente.

Escribe tu opinión con respecto a la siguiente aseveración:

VOCABULARIO CIENTIFICO RELACIONADO volumen masa probeta balanza

Los centavos no tienen un valor significativo. Por esa razón esa

moneda debe eliminarse del sistema monetario de los Estados Unidos.

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variable controlada variable manipulada o independiente variable dependiente gráfica coordenadas escala volumen geométrico volumen por desplazamiento densidad pendiente reactividad ecuación química sistema homogéneo sistema heterogéneo composición

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¿COMO LE DAS NOMBRE A LAS SUSTANCIAS QUIMICAS?

INTRODUCCIÓN Toda la materia está hecha de compuestos químicos. Los alimentos y las plantas consisten de sustancias químicas que ocurren en la naturaleza; los automóviles y nuestros cuerpos también están hechos de sustancias químicas, y los plásticos, las medicinas y las pinturas son compuestos químicos manufacturados. Cada sustancia química interactúa con su ambiente en forma única; la comida se daña, los autos se enmohecen, los cuerpos se envejecen y los plásticos se deterioran. Es importante tener conocimiento básico de los compuestos químicos y de sus propiedades para entender el mundo de la química. Cada profesión tiene su propio lenguaje; los médicos les comunican información técnica con facilidad a los farmacéuticos, pero muchas veces nosotros no los entendemos. De igual modo, los estudiosos de química necesitan un lenguaje para caracterizar explícitamente una reacción o para identificar un compuesto. Los que no estudian química no entienden este lenguaje con facilidad. Ha sido necesario crear un lenguaje estándar técnico para que los químicos puedan comunicar los datos y los resultados de las investigaciones a nivel local e internacional. Históricamente se utilizaban los nombres comunes para muchos compuestos y todavía se entienden universalmente – por ejemplo agua, azúcar y amoníaco – pero como diariamente se crean nuevos compuestos, ya no es viable tener un sistema con nombres comunes o subjetivo para nombrar los compuestos. En esta actividad aprenderás varias reglas sistemáticas, establecidas por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (conocida como IUPAC por sus siglas en inglés) para nombrar y escribir las fórmulas de varios compuestos inorgánicos y covalentes.

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TRASFONDO Los elementos que fueron descubiertos relativamente temprano en la historia de la química generalmente tienen nombres latinos que describen su apariencia o propiedades químicas. Los símbolos para estos elementos son abreviaturas de sus nombres latinos; por ejemplo, Au representa el aurum (oro); Cu es el símbolo de cuprum (cobre) y Fe es el símbolo para ferrum (hierro). Sin embargo, los elementos que fueron descubiertos más recientemente recibieron nombres en inglés con sus símbolos correspondientes, por ejemplo Ni para el níquel y As para el arsénico. El símbolo es la abreviatura que representa el nombre, así como un átomo del elemento. La Tabla Periódica recoge la lista de los símbolos de los elementos, su número atómico (el número entero) y su masa atómica promedio. La fórmula es la combinación de los símbolos de los elementos que representan el nombre de un compuesto, así como una molécula (o unidad de fórmula). Los subíndices en la fórmula para un compuesto indican el número de átomos de cada elemento en el compuesto. Por ejemplo, H2O, que representa al agua, es la combinación química de 2 átomos de H y 1 átomo de O; C12H22O11, la fórmula de sacarosa (azúcar común), es la combinación química de 12 átomos de C, 22 átomos de H y 11 átomos de O. Un cambio en el subíndice representa un cambio en la composición, otro compuesto. Por ejemplo, 2 C2H4 no es lo mismo que C4H8 : 2 C2H4

representa dos moléculas de C2H4 (etileno) mientras que C4H8 representa una molécula de C4H8 (butano). En esta actividad nos vamos a enfocar en la nomenclatura de los compuestos inorgánicos y algunos covalentes o moleculares.

Nomenclatura de compuestos Los compuestos se pueden clasificar en dos grupos principales: I. Compuestos binarios – Estos compuestos consisten de solamente dos (2) elementos. Hay tres maneras principales de clasificar los compuestos binarios: Compuestos iónicos (las sales – un compuesto iónico que existe en estado

sólido) están compuestos por un catión (un átomo o grupo de átomos con carga positiva) y un anión (un átomo o grupo de átomos con carga negativa).

Compuestos moleculares están compuestos por dos no-metales o un metaloide y un no-metal.

a. Ácidos son compuestos moleculares que están compuestos por hidrógeno y un no-metal que sea más electronegativo disuelto en el agua.

II. Compuestos con grupos poliatómicos (un grupo de átomos con enlace covalente que tiene una carga) de átomos – Las sales de estos compuestos están compuestos por un catión y un anión, uno o ambos de los cuales es un ión poli-

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atómico. El ión poliatómico puede estar en un compuesto inorgánico en el estado sólido o en una solución acuosa. Hay tres maneras de clasificar estos compuestos: Compuestos iónicos están compuestos por iones, uno o ambos de los cuales

puede ser un ión poli-atómico. Ácidos están compuestos por hidrógeno y un grupo de átomos poli-atómicos que

tiene carga negativa en la solución acuosa.

Sales ácidas son sales en las cuales uno o más de los cationes metálicos de la sal está sustituido por hidrógeno.

Nomenclatura de los compuestos binarios Compuestos binarios: Compuestos iónicos (las sales), un catión y un anión. Un compuesto iónico binario que contiene un catión metálico y un anión no-metálico. Por ejemplo, NaCl. Se denomina el compuesto iónico dando el nombre del anión, Cl– (más electronegativo) primero seguido por el nombre del catión, Na+ (más electropositivo). De esta manera, NaCl es, cloruro de sodio. El anión se nombra tomando la primera parte del nombre del elemento, cloro y añadiendo el sufijo –uro. NaBr es otro ejemplo de un compuesto iónico binario y se nombra, bromuro de sodio. El nombre de otras sales iónicas que no son binarias y contienen iones poli-atómicos: KCN, cianuro de potasio (compuesto ternario) y contiene el catión, K+ y el anión poli-atómico, CN– (cianuro); cloruro de amonio, NH4Cl, y contiene el catión poli-atómico, NH4

+ y el anión, Cl–. La Tabla 1 contiene algunos de los cationes y aniones de los elementos comunes de los grupos representativos.

Tabla 1 Iones monoatómicos comunes de elementos de grupos representativos*

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA Periodo 1 H

Periodo 2 Li+ Be2+ B C N3 O2 F–

Periodo 3 Na+ Mg2+ Al3+ Si P S2- Cl

Periodo 4 K+ Ca2+ Ga3+ Ge As Se2 Br

* elementos que pertenecen a los grupos A de la Tabla Periódica

El catión de aluminio, Al3+ que pertenece el grupo IIIA, tiene la carga de 3+ y el anión de oxígeno, O2 que pertenece el grupo VIA se combinan intercambiando las cargas

para que la suma de estos sea = 0 [2( 3+) + 3(2-)]

Al3+O2

Al2O3 Los cationes de los grupos IA y IIA siempre tienen las cargas de 1+ y 2+ respectivamente. De la misma manera, la carga de oxígeno en los óxidos es siempre 2–.

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La carga de los aniones de grupo VIIA es casi siempre 1–. La carga de otros cationes en compuestos iónicos no siempre es predecible. Muchos de los elementos (metales) de transición y pos-transición (pertenecen a los grupos B de la Tabla Periódica) forman más de un catión resultando en más de un compuesto con un anión. Por ejemplo, dependiendo de las condiciones de la reacción, cobre forma Cu+ y Cu2+ de modo que produce dos sales con cloro, CuCl y CuCl2. Hay dos (2) sistemas para distinguir los nombres de cationes en estas dos sales. El sistema “Stock” utiliza el nombre de catión en español seguido por un paréntesis con numeral romano que indica la carga del ión. Es decir, CuCl sería, cloruro de cobre (I) y CuCl2 sería cloruro de cobre (II). El otro sistema antiguo utiliza el nombre del catión en latín y un sufijo -oso con la menor carga positiva y un sufijo –ico con la mayor carga positiva. De modo que, Cu+ que forma CuCl se llama, cloruro cuproso y Cu2+ que forma CuCl2 se llama, cloruro cúprico. En resumen:

CuCl es cloruro de cobre (I) y cloruro cuproso CuCl2 es cloruro de cobre (II) y cloruro cúprico

Hierro Fe2+ y Fe3+ y estaño Sn2+ y Sn4+ forman con cloro los siguientes compuestos:

FeCl2, cloruro de hierro (II) y cloruro ferroso FeCl3, cloruro de hierro (III) y cloruro férrico SnCl2, cloruro de estaño (II) y cloruro estannoso

SnCl4, cloruro de estaño (IV) y cloruro estánnico Este método tiene algunas limitaciones. Por ejemplo, algunos elementos metálicos pueden formar tres o más diferentes cargas positivas sin embargo, este sistema proporciona el nombre para sólo dos cationes. Por lo tanto, el sistema “Stock” es preferido para nombrar las sales. Compuestos moleculares, dos no-metales o un metaloide y un no-metal. Dos no-metales (o un metaloide y un no-metal) pueden combinarse para formar uno o más compuesto(s) molecular(es). Por ejemplo, carbono y oxígeno se combinan para formar monóxido de carbono, CO y dióxido de carbono, CO2; azufre y fluór se combinan para formar difluoruro de azufre, SF2, tetrafluoruro de azufre, SF4 y hexafluoruro de azufre, SF6. Nitrógeno y oxígeno se combinan para formar N2O, NO, NO2, N2O3, N2O4 y N2O5. Para distinguir entre estos óxidos de nitrógeno, utilizamos el mismo formato que fue utilizado en el caso de hexafluoruro de azufre con prefijos griegos para indicar el número de átomos de cada uno de los elementos presentes en el compuesto. La Tabla 2 presenta los prefijos comunes.

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Tabla 2 – Prefijos comunes

Prefijo # de átomos Prefijo # de átomos Mono* 1 Hexa 6

Di 2 Hepta 7 Tri 3 Octa 8

Tetra 4 Nona 9 Penta 5 Deca 10

* Mono casi nunca se utiliza porque el uno está implícito

Por lo tanto, N2O se llamaría óxido de dinitrógeno y NO2 se llamaría dióxido de nitrógeno. Hay varias excepciones para el uso de prefijo en el caso de los compuestos moleculares que contienen hidrógeno. Muchos de estos compuestos tienen nombres comunes. CH4 es metano, SiH4 es silano, NH3 es amoníaco, PH3 es fosfina, H2O es agua. Ácidos, hidrógeno y un no-metal más electronegativo disuelto en el agua. Los ácidos producen soluciones ácidas en el agua. Es decir, producen iones de H+ cuando se disuelven en el agua. Un ácido se puede considerar como una sustitución de un metal por hidrógeno en una sal binaria. Los iones cuyo nombre termina en uro forman ácidos con nombres que terminan en hídrico. Recuerde que los ácidos no se nombran como ácidos a menos que estén disueltos en el agua. Por ejemplo,

Cloruro, Cl en HCl, ácido clohídrico cuando se disuelve en agua. También se

conoce como cloruro de hidrógeno cuando no está disuelto en agua. Bromuro, Br en HBr, ácido bromhídrico cuando se disuelve en agua. También

se conoce como bromuro de hidrógeno cuando no está disuelto en agua.

Sulfuro, S2 en H2S, ácido sulfhídrico cuando se disuelve en agua. También se conoce como sulfuro de hidrógeno cuando no está disuelto en agua.

Nomenclatura de los compuestos con grupos poliatómicos de átomos Compuestos iónicos (sales), un catión poliatómico y/o un anión poliatómico. En la mayoría de los casos, en estas sales el catión es un catión de metal y el anión es un ión poliatómico. Para el anión poliatómico, casi siempre uno de los elementos es oxígeno y el otro usualmente es un no metal. El catión de metal se llama como en las sales binarias (utilizando el sistema “Stock” o el sistema “antiguo”); el anión poliatómico se llama utilizando la raíz del elemento diferente de oxígeno y el sufijo –ato o –ito, dependiendo del número de oxígeno ― el anión poliatómico que tiene el número mayor

de átomos de oxígeno recibe el sufijo –ato. El ión sulfato es SO42 y el ión sulfito es

SO32, el ión de nitrato es NO3

y el ión nitrito es NO2 , el ión arsenato es AsO4

3 y el

ión arsenito es AsO33.

Na2SO4 es sulfato de sodio; Na2SO3 es sulfito de sodio

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KNO3 es nitrato de potasio; KNO2 es nitrito de potasio Ácidos, hidrógeno y un grupo poliatómico (oxiácidos). Un oxiácido puede ser considerado como la sustitución de hidrógeno por el metal en una sal que contiene un anión poliatómico. Un oxiácido es un hidrógeno combinado con un grupo poliatómico que tiene la formula HwXyOz. Para nombrar estos ácidos no nombramos el hidrógeno, más bien cambiamos el nombre del anión poliatómico – el nombre –ato del anión poliatómico se cambia a un ácido –ico o el nombre-ito se cambia a un ácido –oso.

Na2SO4 es sulfato de sodio; H2SO4 es ácido sulfúrico Na2SO3 es sulfito de sodio; H2SO3 es ácido sulfuroso KNO3 es nitrato de potasio; HNO3 es ácido nítrico KNO2 es nitrito de potasio; HNO2 es ácido nitroso

Note que el sufijo –ato para el anión poliatómico se convierte en el sufijo –ico para el ácido, mientras que el sufijo –ito se convierte en el sufijo –oso para el ácido. Algunos aniones poliatómicos, en particular aquellos de los halógenos, forman más de dos aniones poliatómicos. Además de los sufijos ya mencionados (–ato y –ito), para estos aniones poliatómicos se añaden los prefijos per e hipo . Per es un prefijo que significa que un ión poliatómico contiene un elemento con el número máximo de átomos de oxígeno. Hipo es un prefijo que un ión poliatómico contiene un elemento con un número mínimo de átomos de oxígeno. Por ejemplo, los aniones poliatómicos del cloro y de sus respectivos cloro oxiácidos son:

el anión de perclorato, ClO4–, se convierte en ácido perclórico, HClO4

el anión de clorato, ClO3–, se convierte en ácido clórico, HClO3

el anión de clorito, ClO2–, se convierte en ácido cloroso, HClO2

el anión de hipoclorito, ClO–, se convierte en ácido hipocloroso, HClO El bromo y el yodo forman oxiácidos y sales similares. Recuerde que las relaciones de –ato –ico y de –ito –oso entre los aniones poliatómicos y de los ácidos; los prefijos no cambian. Sales ácidas, catión y un grupo poliatómico que contiene hidrógeno. Una sal ácida puede ser considerada como una sustitución de uno o más de los hidrógenos por uno o más catión(es) metálico(s). Los hidrógenos restantes pasan a formar parte del anión poliatómico; el número de hidrógenos se indica por un prefijo griego. El sufijo del anión es el mismo que se usa para las sales (binario o los que tienen un grupo poliatómico)

NaHS es sulfuro hidrógeno de sodio NaH2PO4 es fosfato dihidrógeno de sodio

CaHPO4 es fosfato hidrógeno de calcio

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Ca(H2PO4)2 es fosfato dihidrógeno de calcio Un sistema antiguo para nombrar las sales ácidas sustituye el prefijo bi- para un sólo hidrógeno del anión poliatómico; por ejemplo NaHSO4 es bisulfato de sodio, NaHSO3 es bisulfito de sodio y NaHCO3 es bicarbonato de sodio. CÓMO ESCRIBIR FORMULAS Compuestos iónicos Las formulas de los compuestos iónicos se escriben de modo que la suma de las cargas de los cationes y los aniones sea igual a cero. La Tabla 3 incluye los aniones monoatómicos y poliatómicos comunes y la Tabla 4 los aniones monoatómicos y poliatómicos. Debe aprender la mayoría, si no la totalidad, de los que se incluyen; los demás lo aprenderán con la experiencia. Tratemos de escribir las formulas para varios compuestos iónicos (necesitaremos las Tablas 3 y 4):

Floruro de bario. Bario es Ba2+ y floruro es F–. Para que la suma de las cargas sea cero, es necesario que un Ba2+ se combine con dos F–; la fórmula debe ser BaF2.

Nitruro de calcio. Calcio es Ca2+ y nitruro es N3-. Tres Ca2+ proveen una carga de 6+; lo que se balancea con dos N3– (una carga de 6–). La fórmula es Ca3N2.

Oxalato de potasio. Potasio es K+ y oxalato es C2O42–. Dos K+ balancean un

C2O42–; la fórmula es K2C2O4.

Cromato férrico. Férrico es Fe3+ y el cromato es CrO42–. Dos Fe3+ (con una

carga de 6+) balancean tres CrO42– (una carga de 6–); la fórmula es Fe2(CrO4)3.

En resumen, en el óxido de aluminio, el catión de aluminio, Al3+ tiene la carga de 3+ y

el anión de oxígeno, O2 tiene la carga de 2– se combinan intercambiando las cargas

para que la suma de estos sea = 0 [2(3+) + 3(2-)]. La fórmula es Al2O3.

Tabla 3 - Nombre y carga de cationes monoatómicos y poliatómicos

Carga de 1+

NH4

+ Amonio H+ hidrógeno K+ potasio Cu+ cobre(I), cuproso Li+ litio Ag+ plata Au+ oro(I), auroso Na+ Sodio Carga de 2+ Ba2+ Bario Fe2+ hierro(II), ferroso Ni2+ níquel Cd2+ cadmio Pb2+ plomo(II),

plumboso Sr2+ estroncio

Ca2+ Calcio Mg2+ magnesio Sn2+ estaño (II),

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estannoso Cr2+ cromo(II),

cromoso Mn2+ manganeso(II),

manganoso UO2

2+ uranilo

Co2+ cobalto(II), cobaltoso

Hg2+ mercurio(II), mercúrico

VO2+ vanadilo

Cu2+ cobre(II), cúprico Hg22+ mercurio(I),

mercuroso Zn2+ zinc

Carga de 3+ Al3+ Aluminio Co3+ cobalto(III),

cobáltico Fe3+ hierro(III),

férrico Cr3+ cromo(III),

crómico Au3+ Oro(III), aúrico Mn3+ manganeso(III),

mangánico Carga de 4+ Pb4+ plomo(IV),

plúmico Sn4+ estaño(IV),

estánnico

Carga de 5+ V5+ vanadio

Tabla 4 - Nombre y carga de aniones monoatómicos y poli-atómicos Carga de 1–

CH3CO2

– Acetato F– fluoruro NO2– nitrito

Br– Bromuro OH– hidróxido ClO4– perclorato

ClO3– Clorato H– hidruro IO4

– periodato Cl– cloruro ClO– hipoclorito MnO4

– permanganato ClO2

– clorito I– yoduro CN– cianuro NO3

– nitrato Carga de 2- CO3

2– carbonato O2– óxido SO32– sulfito

CrO42- cromato C2O4

2– oxalato S2– sulfuro Cr2O7

2– dicromato O22– peróxido S2O3

2– tiosulfato SiO3

2– silicato SO42– sulfato

42

Carga de 3- AsO4

3– arsenato N3– nitruro PO3

3– fosfito AsO3

3– arsenito PO43– fosfato P3– fosfuro

BO33– borato

Compuestos moleculares. Para los compuestos moleculares, los prefijos griegos identifican el número de átomos de cada elemento en el compuesto.

Decóxido de tetrafósforo. Se combinan 4 átomos de fósforo y 10 de oxígeno para decóxido de tetrafósforo; la formula es P4O10.

Ácidos. Los ácidos binarios son ácidos que contienen uno o más átomos de hidrógeno, así como un anión. Los aniones que terminan en –uro forman ácidos que terminan con el nombre –hídrico.

H2S, el anión S2– (sulfuro) y el ácido sería ácido sulfhídrico.

HCl, el anión Cl– (cloruro) y el ácido es ácido clorhídrico. HCN, el anión CN– (cianuro) y el ácido es ácido cianhídrico.

PROCEDIMIENTO Contesta todas las preguntas. 1. Provea el nombre de los siguientes compuestos binarios: a. NaCl b. CsOH c. CaBr2 d. Li2S e. Al2O3 f. V2O5 g. CaC2 h. Li3N i. Ag2O j. MgCl2 k. IF7 l. N2O m. NI3 2. Provea el nombre de las siguientes sales con aniones poli-atómicos: a. Na2SO4 b. Li2CO3 c. Ca3(PO4)2 d. K2Cr2O7 e. KCH3CO2 f. Li2S2O3 g. NH4ClO3 h. K3PO4 i. (NH4)3PO4 j. KClO3 k. Ca(CH3CO2)2 l. VOCl2

m. NaClO n. (NH4)2S2 3. Provea el nombre de las siguientes sales usando el sistema “Stock”:

a. Fe2O3 b. AuI3 c. Hg(NO3)2 d. FeS e. CuBr2 f. Co2(CO3)3 g. ZnSO4 h. Ni(NO3)2 i. SnO2 j. Co3(PO4)2

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4. Provea el nombre de las siguientes sales usando el sistema “Stock” y el “viejo” sistema de –ico y –oso: a. Au(NO3)3 b. CrCl3 c. Hg2Cl2 d. Fe(OH)3 e. Cr(CN)2 f. SnCl2

g. Au2O3 h. Hg(NO3)2 i. Hg2(ClO2)2

j. PbCl2 k. Mn2O3 5. Provea el nombre de los siguientes ácidos: a. HBr b. HClO c. H2SO3 d. H3AsO3 e. H2CrO4 f. H3BO3 g. HNO2 h. H2SO4 i. HNO3 j. HClO4 k. CH3CO2H l. H2C2O4

m. H2CO3 6. Provea el nombre de las siguientes sales ácidas; además, cuando resulte apropiado, utilice el sistema –bi:

a. KHCO3 b. KHC2O4 c. KHSO3 d. Li2HPO4 e. NaHCO3 f. KH2AsO4

7. Escriba las fórmulas para los siguientes compuestos: a. sulfato ferroso b. carbonato de calcio c. hidróxido cúprico d. cloruro de mercurio(II) e. cloruro de cobre(I) f. cromato de sodio g. óxido de manganeso(II) h. carbonato de plomo(II) i. nitrito de sodio j. tiosulfato de plata(I) k. yoduro de potasio l. hipoclorito de calcio m. yodato cuproso n. oxalato de amonio o. sulfato de cobre(II) p. fosfato de cobre(II) q. sulfuro de cobre(II)

8. Escriba las fórmulas para los siguientes compuestos: a. ácido sulfúrico b. ácido bromhídrico c. sulfuro de hidrógeno d. pentafloruro de fósforo e. ácido perclórico f. dióxido de silicio g. acetato vanadilo h. heptaóxido de dicloro i. nitrato de oro(III) j. ácido cianhídrico k. ácido cloroso l. fosfuro de potasio m. ácido tiosulfúrico n. hidruro de calcio o. ácido carbónico p. hexafloruro de xenón q. pentaóxido de dinitrógeno

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¿CUÁNTO ES SUFICIENTE?

INTRODUCCIÓN Si quisieres saber cuánto oxígeno necesitas inhalar para quemar los hidratos de carbono contenidos en una cucharadita de azúcar, o la cantidad de bióxido de carbono que exhalas al completarse esa reacción, cómo lo harías? Necesitarías saber la relación que hay entre la cantidad de los materiales iniciales que se consumen y la cantidad de productos que se forman. Este experimento te ayudará a entender cómo se puede determinar la relación entre las cantidades de los reactantes y la de los productos en una reacción química. En otras palabras, podrás determinar cuánto de un reactante se necesita para completar la reacción o cuánto de un producto se podría generar por medio de una reacción.

PRECAUCIONES

El ácido clorhídrico (HCl) causa quemaduras si entra en contacto con la piel. Si se derrama ácido en la piel, lávalo de inmediato con agua y jabón. Las gafas protectoras deben de usarse en todo momento para evitar el contacto del ácido con los ojos.

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PROCEDIMIENTO

Monta el equipo ilustrado en la figura. Verifica con el instructor el metal asignado y la concentración de ácido clorhídrico que vas a usar. Para magnesio se usará HCl 1.0 M, y para zinc, HCl 6.0 M. Usarás para Mg la probeta de 250 mL y la de 100 mL para Zn. Ajusta un extremo de la manga al brazo del matraz de filtración. Llena la probeta con agua hasta el borde y séllala con parafina. Asegúrate que no hay burbujas de aire atrapadas en la parte superior de la probeta. Llena a la mitad con agua, el recipiente provisto. Mientras mantienes la mano sobre la parafina para evitar que se derrame el agua de la probeta, invierte la probeta y sumerge la boca de la probeta bajo el agua. Remueve la parafina de la boca de la probeta mientras está bajo el agua y sujeta la probeta a un soporte de hierro usando una grapa. La probeta debe estar invertida, llena de agua y sostenida en forma vertical. Conecta la manga del matraz, con el matraz sin tapón, a la probeta de tal forma que la manga este dentro de la probeta y que no sujete contra la pared de la probeta sin salirse.

Consigue una muestra del metal y 50 mL del ácido correspondiente. Añade el ácido al matraz y coloca la muestra del metal en el cuello del matraz como se ilustra o añade el metal y rápidamente tapa el matraz. Séllalo con parafina para evitar el escape del gas. Permite que el metal caiga en el ácido y que la reacción se complete.

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Agita el matraz frecuentemente hasta que todo el metal haya reaccionado. Lee y anota el volumen de gas recogido en la probeta invertida. HIPOTESIS ¿Qué le pasará al volumen del gas a medida que aumentamos la masa del metal? Escribe tu predicción y el argumento en que se basa la misma.

Lleva a cabo la reacción con 4 muestras del metal con masas diferentes entre 0.10 y 0.22 g asignadas por el instructor. Para cada muestra hay que disponer del ácido del matraz en las botellas de desperdicio y conseguir 50 mL de HCl nuevamente. Recoge tus datos experimentales en la tabla 1.

RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS

El instructor proveerá los datos para el metal de Aluminio. Los datos recopilados por todos los grupos de trabajo serán compartidos.

TABLA 1: Masa del Metal Vs Volumen de Gas

(se debe expandir para acomodar los resultados de la clase)

Masa del Mg

(g)

Volumen de Gas (mL)

Masa del Zn (g)

Volumen de Gas (mL)

Masa del Al (g)

Volumen de Gas (mL)

1

2

47

3

4

5

6

7

8

9

Prepara una gráfica de los datos de volumen de gas versus la masa del metal para cada metal de toda la clase. Utiliza la misma gráfica para incluir los valores para los tres metales. Traza las mejores tres líneas.

DISCUSIÓN

1. ¿Qué patrón de comportamiento se evidencia para cada metal? ¿Al aumentar la

masa del metal, qué le ocurre al volumen del gas? 2. ¿Hay alguna diferencia entre los metales? ¿Iguales cantidades de metal (Zn y Mg)

producen iguales volumenes de gas? ¿Iguales volúmenes de gas se producen por iguales masas de metal?

3. Si hay diferencia entre el comportamiento de los metales, a qué se puede se puede

deber? Presenta una hipótesis.

Para comparar el comportamiento de los metales al éstos producir igual volumen de gas. Haciendo uso de los datos graficados, escoge tres volumenes

48

de gas , de tal forma que para cada volumen puedas leer la masa de cada metal requerida para generar ese volumen de gas. Determina la masa requerida de cada metal para producir esa cantidad de gas. Ej: 50 mL, 75 mL y 100 mL.

Completa la tabla.

TABLA 2: Masa de Metal para Volúmenes de Gas Dados

Volumen de Gas (mL)

Masa de Mg (g)

Masa de Zn (g)

Masa de Al (g)

DISCUSIÓN

4. ¿Qué diferencias hay entre las masas de los metales al producir la misma cantidad

de gas? 5. ¿Podrían deberse estas diferencias a la diferencia en masa entre los metales?

Explica. 6. ¿Existe alguna relación entre la masa de metal requerida para generar un volumen

de gas y la masa atómica promedio de cada metal? Explica. 7. Si consideras, en vez de la masa de cada átomo, el número de átomos de cada metal en una misma cantidad de gramos de cada metal, podría existir una mejor relación? 8. Si tuvieses un saco de canicas todas iguales, y conoces el peso de cada canica y la masa total del saco, cómo puedes determinar el número de canicas en el saco? El mol es una unidad de cantidad de materia correspondiente a 6.022 x 1023 partículas. Para cada elemento, la masa de un mol (masa molar) corresponde a la conversión de

49

su masa atómica promedio en uma a gramos y multiplicar por 6.022 x 1023. Un uma es 6.6066 x 10-24 g. Ejemplo: para Al, la masa atómica promedio es: 27.0 uma. 27.0 uma/átomo x 6.6066 x 10-24 g/uma x 6.022 x 1023 átomos/mol = 27.0 g/mol Ese valor obtenido representa la masa molar

Divide las masas de los metales para los volumenes escogidos en la Tabla 2 entre las masas molares de cada metal, respectivamente. Al hacer esto estas convirtiendo esas masas en moles.

Completa la tabla.

TABLA 3: Masa/masa molar de Metal para Volumen de Gas Dado

Volumen de Gas (mL)

A Masa/masa molar

Mg

B Masa/masa molar Zn

C Masa/masa molar Al

Prepara una gráfica de Volumen de Gas versus Masa/masa molar para Mg Zn y Al.

DISCUSIÓN

9. ¿Cómo comparan Zn , Mg y Al en la gráfica? 10. ¿Cómo explicas esa observación? 11. Escribe las ecuaciones químicas balanceadas para cada metal con el ácido. 12. ¿Cómo explicas la gráfica a base de las ecuaciones?à

50

Establece la relación que hay entre el cociente de Masa/masa molar de Zn con la de Mg, dividiendo una (columna B) entre otra (columna A) para cada volumen de gas dado en la Tabla 3. Si los datos de Al están disponibles, establece el cociente de Masa/masa molar de Al con la de Mg .

TABLA 4: Razón de Masa/masa molar

Volumen de

Gas (mL)

Razón de Masas/masa molar

Zn/Mg

Razón de Masas/masa molar

Al/Mg

Promedio:

Promedio:

DISCUSIÓN 11. ¿Cómo comparan los valores obtenidos para las razones de Masa/masa molar de Zn y Mg para cada volumen de gas? (y la de Al?) 12. ¿Qué significa el promedio obtenido?

PREGUNTAS DE APLICACION

1. ¿Cuánto SnCl4 se produce a partir de 1.00 g de Sn? ¿Qué cantidad de Cl2 se

consumiría en la reacción?

Cl2 (g) + Sn(s) SnCl4 (s)

2. ¿Por qué hay 8 gramos de oxígeno por cada gramo de hidrógeno en el agua?

51

3. Cuando John Dalton propuso su teoría atómica en 1803, el creyó que el agua contenía un átomo de hidrógeno por cada átomo de oxígeno. Si asumimos que la masa molar de H es 1 y que el agua contiene 8 veces más oxígeno que hidrógeno por masa, cuál sería la masa molar de oxígeno si la fórmula de agua de Dalton fuese correcta?

VOCABULARIO CIENTIFICO RELACIONADO molaridad parafina metal ácido probeta mol volumen masa masa molar masa atómica promedio promedio gráfica patrón de comportamiento reacción química ecuación balanceada uma

52

¿CUÁNTO ES DEMASIADO?

INTRODUCCIÓN Imagina que tienes una cantidad de rebanadas de pan, de rebanadas de queso y de rebanadas de jamón para hacer sandwiches. Si de momento se te pregunta, cuántos sandwiches puedes hacer, qué información necesitas para contestar correctamente? Es posible que se te pregunte, si te sobra pan, o queso o jamón? Una situación similar a la de los sandwiches ocurre con la reacción química. ¿Cómo podemos saber si tenemos suficiente o demasiado de algún reactante? PRECAUCIONES

El ácido clorhídrico (HCl) causa quemaduras al entrar en contacto con la piel. Si se derrama algo de ácido en la piel, lávalo inmediatamente con agua y jabón. Las gafas protectoras deben usarse todo el tiempo para evitar el contacto de HCl con los ojos.

PROCEDIMIENTO Tu instructor lte va a signar 4 soluciones de HCl de diferentes concentración (0.40 M a 1.60M). Estarás pesando muestras de Mg de 0.10g, para combinarlas con volúmenes de 10 mL de soluciones de HCl asignadas. Monta el equipo ilustrado en la figura. Ajusta un extremo de la manga al brazo del matraz de filtración. Llena la probeta de 250 mL con agua hasta el borde y séllala con

53

parafina. Asegúrate que no hay burbujas de aire atrapadas en la parte superior de la probeta. Llena a la mitad con agua, el recipiente provisto.

Mientras mantienes la mano sobre la parafina para evitar que se derrame el agua de la probeta, invierte la probeta y sumerge la boca de la probeta bajo el agua. Remueve la parafina de la boca de la probeta mientras está bajo el agua y ajusta la probeta a un soporte de hierro usando una grapa. La probeta debe estar invertida, llena de agua y sostenida en forma vertical. Consigue una muestra del metal y 10.0 mL del ácido correspondiente. Añade el ácido al matraz y coloca la muestra del metal en el cuello del matraz como se ilustra o añade directamente el metal. Tapa el matraz de inmediato y séllalo con parafina para evitar el escape del gas. Permite que ocurra la reacción. Agita el matraz frecuentemente hasta que no observes burbujas de gas al agitar. Lee y anota el volumen de gas recogido en la probeta invertida.

54

HIPOTESIS ¿Qué le pasará al volumen del gas a medida que cambiamos la concentración del HCl? Escribe tu predicción y el argumento en que se basa la misma.

Lleva a cabo la reacción con las muestras asignadas. RECOLECCIÒN Y TRATAMIENTO DE DATOS

Recoge los datos del resto de la clase y completa la tabla 1 que aparece a continuación para todas las concentraciones de HCL.

TABLA 1: Relación entre Masa del Metal, Concentración del Ácido y Volumen de Gas

Muestra

Masa de

Mg (g)

Volumen de

HCl (mL)

Concentración de HCl (M)

Volumen de Gas (mL)

Moles de HCL

Reactivo Limitante?

1

2

3

4

5

6

7

8

Prepara una gráfica de volumen de gas versus la concentración del HCl.

DISCUSIÓN 1. Explica la forma que tiene la gráfica.

55

2. ¿Qué le pasa al volumen del gas a medida que aumenta la concentración de HCl? 3. Identifica que reactante limita la reacción a concentraciones bajas de HCl y a

concentraciones altas. 4. Establece las relaciones estequiométricas (cuantitativamente) entre el metal y el HCl

para cada muestra utilizada. 5. Relaciona en contorno de la gráfica con las relaciones estequiométricas calculadas. 6. ¿Cuál es el reactante limitante en la reacción para cada muestra? ¿Cuál es el

reactante en exceso? 7. ¿Hay consistencia entre los cálculos estequiométricos y lo que se observó en el

experimento? Explica. PREGUNTAS DE APLICACION

1. Si tienes 350 rebanadas de pan, 150 rebanadas de queso y 200 rebanadas de jamón, cuántos sandwiches podrías hacer si cada sandwhich debe tener 2 rebanadas de pan, una de queso y una de jamón? ¿Cuál es el item limitante? ¿Cuál está en exceso?

2. Si tienes 15 tuercas (N) y 10 tornillos (B), cuántas “moléculas” NB podrías formar al ensartar una tuerca con un tornillo? ¿Cuántas “moléculas” N2B podrías hacer al ensartar 2 tuercas con un tornillo?

3. ¿Cuántas moléculas de H2O se pueden formar a partir de 500 moléculas de H2 y de 500 moléculas de O2?

4. Calcula el número de moles de P4S10 que se producirían a partir de 0.500 moles de P4 y 0.500 moles de S8:

4 P4(s) + 5 S8(s) 4 P4S10(s)

¿Qué le pasaría a la cantidad del producto si se duplica la cantidad de P4? ¿Si se duplica la cantidad de S8?

5. Cuando el azúcar reacciona con oxígeno en los organismos se producen bióxido de carbono y agua y se libera una gran cantidad de energía.

C12H22O11 (s) + 12 O2 (g) 12 CO2 (g) + 11 H2O (g)

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¿Qué masa de bióxido de carbono se produce de la reacción de 10.0 g de azúcar y 10.0 g de oxígeno?

6. Calcula el número de moles de H2 (g) que se producirían a partir de 0.100 g de Aluminio y 0.500 moles de HCl.

2Al (s) + 6HCl (ac) → 2AlCl3 (ac) + 3H2 (g)

VOCABULARIO CIENTIFICO RELACIONADO

molaridad parafina metal ácido probeta mol volumen masa masa molar masa atómica promedio gráfica reacción química patrón de comportamiento reactante limitante ecuación balanceada reactante en exceso estequiometría

57

¿CAMBIAN LOS IONES SUS PAREJAS?

INTRODUCCIÓN Para muchos de nosotros, limpiar la casa es un trabajo rutinario, ya que hoy día hay una gran variedad de limpiadores químicos disponibles en el mercado. Por ejemplo, Clorox® blanquea y da brillantez a la ropa y Tilex® remueve de la bañera los depósitos de costra. ¿De dónde sale la costra? ¿Hay alguna explicación química racional para esto? Todas las experiencias a las que hicimos referencia utilizan sistemas acuosos. Incluyen reacciones que ocurren en el hogar y en los lagos, en los ríos, en las cavernas y hasta en nuestro cuerpo. En este experimento se tratará de revelar llos misterios de algunas de estas reacciones químicas en medios acuosos. MATERIALES

8 tubos de ensayo 1 gradilla para tubos de ensayo 1 probeta de 10 mL

1 vaso de 100 mL 8 tapones para los tubos de ensayo o papel de parafina Soluciones de:

Carbonato de sodio (Na2CO3) Cloruro de sodio (NaCl) Hidróxido de sodio (NaOH) Sulfato de sodio (Na2SO4) Fosfato de sodio (Na3PO4) Oxalato de sodio (Na2C2O4) Yoduro de sodio (NaI) Tiosulfato de sodio (Na2S2O3)

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Nitrato de bario (Ba(NO3)2) Nitrato de calcio (Ca(NO3)2) Nitrato de cobre(II) (Cu(NO3)2) Nitrato de zinc (Zn(NO3)2) Nitrato de potasio (KNO3) Nitrato de hierro(III) (Fe(NO3)3) Nitrato de plata (AgNO3)

Gránulos de CaCO3 HCl 2M NH3 (ac) 2M NaOH 2M CH3COOH 2M

Papel litmus CuSO4 1M Lámina de zinc

PRECAUCIÓN Usa tus gafas y bata en todo momento.

Evita el contacto de la piel con las soluciones. Ten un cuidado especial con la solución de nitrato de plata. El instructor te indicará cómo deshacerte de los

desperdicios. Debes lavarte las manos antes de salir del laboratorio.

PROCEDIMIENTO Parte I Guía Este experimento se llevará a cabo en grupos de trabajo de dos estudiantes cada

uno.

Hipótesis: ¿Qué puede suceder al mezclar dos soluciones de compuestos iónicos en medio acuoso?

Recolección de datos El instructor le asignará a cada grupo de trabajo DOS de las siguientes soluciones:

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Carbonato de sodio (Na2CO3) Cloruro de sodio (NaCl) Hidróxido de sodio (NaOH) Sulfato de sodio (Na2SO4) Fosfato de sodio (Na3PO4) Oxalato de sodio (Na2C2O4) Yoduro de sodio (NaI) Tiosulfato de sodio (Na2S2O3) Consige 8 tubos de ensayo. Añáde a cada tubo 1 mL (20 gotas) de una de las

soluciones asignada por el instructor.

Añáde a cada uno de esos tubos 1 mL (20 gotas) de las soluciones de este segundo grupo de compuestos, respectivamente, según te indique el instructor: Nitrato de bario (Ba(NO3)2) Nitrato de calcio (Ca(NO3)2) Nitrato de cobre(II) (Cu(NO3)2) Nitrato de zinc (Zn(NO3)2) Nitrato de potasio (KNO3) Nitrato de hierro(III) (Fe(NO3)3) Nitrato de plata (AgNO3) Al hacer las combinaciones, cubre el tubo con un tapón o papel de parafina y agita

vigorosamente para lograr un mejor contacto entre las soluciones. Deja reposar los tubos de ensayo en la gradilla por uno o dos minutos. Haz tus observaciones cuidadosamente y anótalas en la tabla provista. Incluye observaciones de color, apariencia general, cambio de temperatura, evolución de gas, formación de sólidos y gases.

1 Nitrato de bario

2 Nitrato

de calcio

3 Nitrato

de cobre(II)

4 Nitrato de zinc

5 Nitrato

de potasio

6 Nitrato de hierro(III)

7 Nitrato de plata

Carbonato de sodio

Cloruro de sodio

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Hidróxido de sodio

Sulfato de

sodio

Fosfato de sodio

Oxalato de sodio

Yoduro de

sodio

Tiosulfato de sodio

Repite el procedimiento con la segunda solución asignada por el instructor, en ocho tubos de ensayo adicionales.

Recopila los datos de los otros grupos de trabajo para completar la tabla. Antes de proseguir, lávate las manos con suficiente agua y jabón. Análisis de los datos e implicaciones 1. ¿Cuál catión es común en las soluciones en el primer grupo de soluciones? 2. ¿Cuál anión es común en las soluciones en el segundo grupo de soluciones? 3. ¿Qué es un precipitado? ¿Cómo sabes que se ha formado un precipitado en un

sistema? ¿Qué implica la presencia de un precipitado en el sistema acuoso? 4. ¿Qué significa el término solubilidad? 5. Las soluciones originales fueron hechas a partir de compuestos iónicos sólidos en

agua. ¿Qué ocurre cuando un compuesto iónico forma una solución en agua a nivel nanomolecular?

6. ¿Qué se puede inferir a partir de los compuestos iónicos con el ión de sodio? ¿con el

ión nitrato?

61

7. Al mezclar las soluciones, qué le pasó a los iones, en aquellos casos en que se formó un precipitado?

8. ¿Cuáles combinaciones de iones no forman precipitado al hacer las mezclas? 9. La reacción de precipitación es una de las reacciones que ocurre en medio acuoso.

Escribe las ecuaciones iónicas netas para las reacciones que generaron un precipitado.

10. Escribe el nombre de cada precipitado formado 11. Analiza los resultados a base del comportamiento de la solubilidad de carbonato

(CO32-), sulfato (SO4

2-) y yoduro (I-). ¿Son todos los cloruros solubles? 12. Repite el análisis para los cationes metálicos calcio (Ca2+), Cobre(II) (Cu2+) y zinc

(Zn2+). 13. ¿Qué se puede inferir en forma generalizada sobre las solubilidades de los

compuestos alcalinos (Grupo I)? 14. ¿Qué puedes inferir sobre la solubilidad de los compuestos de los metales alcalino-

térreos (Grupo II)? 15. ¿Cuál es la configuración electrónica general de los metales alcalinos y alcalinos

térreos? 16. ¿Podrían sustituirs las sales de sodio por sales de potasio? ¿Por qué si o por qué

no? 17. Se usaron sales de nitrato de varios metales. ¿Cómo variarían los resultados si se

hubiese utilizado otro anión soluble como sustituto del nitrato? ¿Podrías sustituir nitrato de hierro(III), Fe(NO3)3, por fluoruro de hierro(III), FeF3; o sustituir fluoruro de cobre(II), CuF2?

18. Mezclamos nitrato de bario y sulfato de sodio. Indica cuál producto es el que se

precipita. Completa la ecuación generalizada para esta reacción suponiendo que A y C son cationes y B y D son aniones.

Nitrato de bario(ac) + sulfato de sodio (ac) →

AB(ac) + CD(ac) →

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Parte II: Otra reacción en medio acuoso *Esta parte del experimento puede hacerse en forma demostrativa. Hipótesis: ¿Qué puede ocurrir al mezclar un ácido con una base?

Recolección de datos

Coloca un granito de CaCO3 en un tubo de ensayo. Añade de 2-3 mL de HCl 2M y anota tus observaciones.

Coloca 4 tubos de ensayo en la gradilla y añade a cada uno 1 mL de HCl 2M, 1 mL

de NH3 2 M, 1 mL de NaOH 2M y 1 mL de CH3COOH 2M, respectivamente.

Saca una gota de cada solución usando un agitador de vidrio y toca con el agitador un pedazo de papel litmus rojo. Repite el mismo procedimiento con un papel de litmus azul y con un papel indicador universal. Anota tus observaciones.

Añade 3 mL de NH3 2M en un tubo de ensayo y sujeta el tubo en la palma de su mano por la parte inferior. Añade a ese tubo 3 mL de HCl 2M. ¿Ocurrió algún cambio? Anota tus observaciones. Tu instructor puede asignarte además cualquiera de las siguientes combinaciones acuosas para repetir este procedimiento:

NH3 con CH3COOH HCl con NaOH CH3COOH con NaOH Análisis de los datos e implicaciones 19. ¿Qué cambio ocurre en el papel litmus al probar que es un ácido? 20. ¿Qué cambio ocurre en el papel litmus al probar que es una base? 21. Cuando combinas HCl(ac) con CaCO3(s), ¿qué reacción crees que ocurrió? Escribe la ecuación.

63

22. Cuando mezclas cantidades iguales de HCl 2M con NaOH 2M, HCl 2M con NH3 2M, CH3COOH 2M con NaOH 2M y CH3COOH 2M con NH3, ¿qué tipos de reacciones ocurrieron? Escribe las ecuaciones químicas correspondientes. Parte III: Otra reacción más en medio acuoso Hipótesis: ¿Al introducir un pedazo de metal en una solución acuosa de un compuesto iónico?

Demostración

Coloca aproximadamente 25 mL de una solución de CuSO4 1M en un vaso de 100 mL. Coloca una lámina de zinc, que hayas limpiado previamente con una lija, en sus observaciones. Luego de unos minutos, levante la lámina y anota tus observaciones nuevamente.

Análisis de los datos e implicaciones 23.¿Qué tipo de reacción ocurrió entre el zinc y el CuSO4? 24. En el experimento de los centavos, ¿qué tipo de reacción ocurrió entre el HCl y el zinc? Escribe la ecuación química correspondiente.

a. Entre Zn y Cu, ¿cuál de los dos es más reactivo?

b. ¿Qué diferencia hay entre las reacciones de la Parte I, la Parte II y la Parte III?

RESULTADOS Y CONCLUSIONES Escribe los resultados y las conclusiones en vista de las observaciones, preguntas y el análisis. Explica, ¿cambian los iones las parejas? ¿Qué podemos decir sobre los misterios de las reacciones químicas en en medios acuosos?

64

PREGUNTAS, EXTENSIONES Y APLICACIONES 1. ¿Cómo podría un ambientalista interesado en la purificación del agua hacer uso del conocimiento adquirido mediante esta actividad? 2. ¿Qué tipo de reacción crees que ocurre al combinar agentes limpiadores como Ajax® y amoníaco en la bañera?

VOCABULARIO CIENTIFICO RELACIONADO:

precipitado solución disolver soluto solubilidad disolución

disolvente ácido oxidación base reducción neutralización

indicador catión anión oxidación reducción número de oxidación litmus ecuación iónica neta medias ecuaciones metal activo

65

¿CUÁN FUERTE ES MI JUGO GÁSTRICO?

INTRODUCCIÓN El jugo gástrico es un componente natural de nuestros fluidos digestivos. Cuando hay problemas estomacales, muchas veces se tiene la sensación de ardor en las paredes del estómago. En ocasiones se nos recomienda tomar leche de magnesia, bicarbonato u otro fármaco. Si los jugos gástricos están en el estómago, por qué no tenemos siempre esa sensación de ardor? ¿Cómo funciona el bicarbonato para eliminar ese malestar? Vamos a buscar la respuesta a esa pregunta en este experimento. PRECAUCIONES Las gafas y la bata deben usarse en todo momento. Utiliza siempre el bulbo para extraer el líquido con la pipeta. Tanto las soluciones de ácido clorhídrico (HCl) como las de hidróxido de sodio (NaOH) son corrosivas y pueden causar quemaduras en la piel. Evita su contacto con la piel, los ojos y la ropa. De ocurrir contacto, lava el área afectada con mucha agua. PROCEDIMIENTO Al comienzo de la actividad, el instructor demostrará el uso adecuado de la pipeta, los diferentes tipos de pipeta y los cuidados que se deben tener al limpiarse. También indicará el uso adecuado de la bureta. Parte I ¿Ácido o base? Escoge 8 tubos de ensayo y rotula los mismos con el nombre de los siguiente líquidos:

Vinagre

0.10 M HCl

0.10 M NaOH

Café

Solución de aspirina en agua

Solución de soda de hornear en agua

Amoníaco casero

Refresco carbonatado

Coloca en cada tubo unas 20 gotas de cada líquido respectivamente. Haciendo uso del agitador de vidrio, toca el líquido que vas a considerar, y toca el papel de prueba. Los papeles que utilizarás son: litmus azul, litmus rosa y el papel de pH universal. Anota tus

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observaciones. En los papeles litmus solo el cambio en color, y en el papel universal, el cambio en color y el pH utilizando la leyenda en pH que aparece en el recipiente de los papeles. Preguntas:

1. ¿Qué significa el cambio de color en los papeles litmus?

2. ¿Cómo se establece en el papel litmus la diferencia entre un ácido y una base?

3. ¿Cómo se relacionan los resultados con el papel litmus y las observaciones con

el papel universal?

4. Determina cuáles de los líquidos son ácidos y cuáles son bases.

Parte 2: Titulación de un ácido de concentración desconocida El instructor le asignará a cada equipo una muestra de las soluciones de HCl; A, B o C. Anota la letra de la muestra que se le asignó. Limpia la bureta de 50 mL. Sujeta la bureta con la grapa para buretas al soporte de hierro. Llena la bureta con la solución de NaOH, de concentración conocida, asignada hasta colocar el menisco en el cero. Transfiere 20 mL de la solución de HCl a un vaso SECO y LIMPIO. Pipetea 5.0 mL de esa solución de HCl (alícuota) y transfiere ese volumen a un matraz cónico de 125 mL. Añade 10 mL de agua destilada y 2-3 gotas de la solución de fenolftaleína. Coloca el matraz debajo de la bureta y anota el volumen inicial, considerando la cifra incierta de la lectura. Añade el NaOH poco a poco, agitando el matraz lentamente. Suspende la adición de NaOH cuando ocurra el cambio permanente de color. Este punto de viraje, se debe poder lograr con la adición de una gota de NaOH, para obtener un color tenue. Lee el volumen final de la bureta. El volumen añadido es:

Volumen final-volumen inicial = volumen añadido de NaOH Repite este procedimiento con dos muestras adicionales del ácido. Tratamiento de datos

Escribe la ecuación que corresponde a la reacción entre el HCl y NaOH.

Determina el número de moles de NaOH añadidos.

Determina la relación estequiométrica entre HCl y NaOH

Determina el número de moles de HCl en cada muestra titulada

Determina la concentración molar de HCl en cada muestra titulada.

Calcula el promedio de las molaridades calculadas.

Discusión

¿Qué es el punto de equivalencia? ¿el punto de viraje?

Si la densidad de la solución de HCl es aproximadamente igual a la del agua, 1

g/mL, calcula el % masa de HCl en tu solución.

¿Por qué es necesario que el vaso en que colocaste la muestra de HCl de la

cual pipeteaste 5.0 mL, esté seco y limpio?

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¿Por qué la adición de agua al HCl no afecta el número de moles de HCl

pipeteados?

¿Por qué tomamos leche de magnesia cuando sentimos ardor en el estómago?

¿Cuál ingrediente de la soda carbonatada, responsable de los cambios en el

papel litmus?

¿Por qué no utilizamos HCl en las ensaladas en vez de vinagre?

El HCl (también conocido como ácido muriático) se utiliza para limpiar bloques y

pisos de cemento antes de pulirlos. ¿Podrías usar vinagrue en vez de HCl?

Vocabulario relacionado: ácido base indicador litmus punto de viraje alícuota menisco molaridad punto de equivalencia titulación concentración moles

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¿QUE ES UN METAL ACTIVO?

En un experimento anterior trabajaste con monedas de centavos acuñadas después del año 1982. Esas monedas tinen un alto contenido de zinc y están recubiertas de cobre. Quizás te preguntaste: por qué no las hicieron de zinc solamente? Si recuerdas, el zinc del interior de las monedas reacciona con el ácido clorhídrico HCl. 2 H+

(ac) + Zn (s) Zn 2+ (ac) + H2 (g)

Sin embargo, el Cu no reaccionó. Se considera que el Zn es un metal más activo que el Cu. ¿Qué significa que el zinc es un metal activo?

Con la excepción de mercurio, los metales no son peligrosos. Pero los iones

que se forman cuando estos metales reaccionan con ácido, pueden ser tóxicos. Lava tus manos antes de salir del laboratorio.

Las soluciones de los iones metálicos pueden tener efectos adversos al medio ambiente, pore so es importante descartar dichas soluciones con cuidado.

Coloca los desperdicios de esas soluciones en el recipient adecuado.

MATERIALES Hojas de metales (Zn, Cu, Fe, Mg) Pedazos de papel de lija Vasos de 50 mL Soluciones de iones de (Zn(NO3)2, Cu(NO3)2, Mg(NO3)2, Fe(NO3)3

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HCl(ac) Papel toalla PROCEDIMIENTO

Vas a colocar cada metal en cada solución. Ejemplo: Coloca 20 mL de una solución en un vaso de 50 mL. Lija una hoja de un metal y colócala en la solución. Deja el metal en la solución por un par de minutos. Saca el metal de la solución y limpia el extreme del metal que se sumergió en la solución, con un pedazo de papel toalla. Observa si quedó un depósito en el papel. Un depósito en el papel es indicativo de que hubo una reacción y que un metal salió de la solución. La reacción con HCl es parecida a la ecuación descrita anteriormente.

RECOPILACION DE DATOS

SOLUCIONES

METALES

Zn(NO3)2

Cu(NO3)2

Fe(NO3)3

Mg(NO3)2

HCl

Zn

Cu

Fe

Mg

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DISCUSION 1. ¿Qué ocurrió al colocar un metal en la solución de su ión?

2. ¿Cuál metal reaccionó con la mayoría de las soluciones? 3. Escribe la ecuación de la reacción para aquellos sistemas donde hubo depósito. 4. ¿Qué tipo de reacción ocurrió en cada caso? Escribe las medias reacciones? 5. Ordena los metales en orden descendente de reactividad? (mayor a menor) ¿Dónde se ubica el hidrógeno? 6. ¿Cómo podemos definir un metal activo? 7. ¿Cuál metal es el mejor agente oxidante? ¿el mejor agente redactor? 8. ¿Cuál es la serie de actividad?

PREGUNTAS DE APLICACION 1. ¿Por qué hace sentido que el centavo acuñado después del 1942 tenga una capa de cobre sobre el zinc? 2. El primer método para la extracción de aluminio consistía en calendar cloruro de aluminio con sodio para producer cloruro de sodio y aluminio. ¿Cuál metal es más active, aluminio o sodio?á 3. El oro es desplazado por casi todos los metales. Si se añade cobre a una solución de sales de cobre, el cobre forma una sal en solución y el oro se precipita. ¿Significa esto que el oro rara vez es activo o rara vez es inactivo? ¿Dónde ubicarías el oro en la serie de actividad anterior? ¿Qué importancia tiene esta información para los procedimientos de joyería?

VOCABULARIO RELACIONADO metal activo oxidación reducción medias ecuaciones agente oxidante agente reductor

ecuación

71

¿CUAL ES LA MEJOR BOLSA DE AIRE?

La compañía Gases Incorporada, nos ha solicitado una propuesta para mejorar la calidad de las

boslas de aire utilizadas en los automóviles hoy día. El objetivo principal es tratar de hacer las

bolsas amigables al ambiente, “verdes”. Sugiere que trabajemos varios aspectos como lo son la

toxicidad de los materiales, su efectividad, los desperdicios, el costo, entre otros.

Como esto require hacer una investigación, debemos organizarnos para hacer el trabajo.

¿Qué será lo primero que debemos hacer? ¿Qué información debemos recoger? El instructor

ayudará en la fase del diseño.

Plan Piloto en escala menor:

Le proponemos hacer uso de una reacción como la de bicarbonate de sodio con vinagre en una

bolsa plástica. “Zip-lok”.

Cada equipo de investigadores presentarán su propuesta preliminar a la clase. El instructor le

hará sugerencias si fuese necesario y se procederá a hacer cuantos experimentos sean necesarios

para lograr la mejor propuesta.

72

Todo cálculo, medida, observación y resultado tiene que anotarse en su libreta de trabajo.

Cuando se establezca que las condiciones del experiment son las mejores, se escribirá la

propuesta formal. La propuesta presentada debe analizarse a base de sus beneficios y sus

limitaciones.

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¿“HOT PACKS” o “COLD PACKS”

INTRODUCCIÓN

Los atletas frecuentemente se lastiman sus músculos al hacer ejerciciode forma inadecuada o al ejercitarse en exceso. Para aliviar su dolor muscular hacen uso de “hot packs” o “cold packs” (cataplasmas). Estas bolsas generan calor o se enfrian al activar algún mecanismo. En esta actividad queremos investigar varios sistemas que pueden utilizarse para estos propósitos.

PRECAUCIONES

Al usar el termómetro, hay que tener cuidado que éste no se quiebre. En la eventualidad de que esto ocurra, informa al instructor para que el mercurio pueda ser recogido adecuadamente. Lava tus manos antes de salir del laboratorio.

PROCEDIMIENTO

PARTE IESTUDIOS CUALITATIVOS

Coloca en un tubo de ensayo o.1 g de la sal que vas a estudiar. Añade 10 mL de agua. Toca el exterior del tubo al agitarlo para que la sal se disuelva.

74

Utiliza la tabla 1 para recopilar los datos. Anota si la temperatura aumenta o disminuye o si no se percibe cambio de temperatura. Indica también si el sistema es endotérmico o exotérmico. Anote + q si se absorbe calor por la mezcla, anota – q si se libera calor por la mezcla y ± si no se detecta cambio en el calor.

Tabla 1: Observaciones cualitativas de cambio de temperatura para todas las sales.

Sal Cambio en temperatura

Tipo de reacción Signo de q

NH4Cl

NH4NO3

BaCl2

Ca(NO3)2

MgSO4

NaCl

CaCl2

MgCl2

Mg(NO3)2

KCl

NaNO3

Compara de resultados

Las tres mejores sales para “hot packs” son:

1. 1.

2. 2.

3. 3.

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Las tres mejores sales para “cold packs” son:

Análisis de los Datos e Implicaciones

Para propósitos del análisis de los datos usa los datos recolectados por todos los equipos y la información que se provee más adelante. Información

Cuando una sal se disuelve en agua ocurren dos procesos opuestos de calor. Se requiere energía de calor para separar los iones en la sal sólida, y se libera energía de calor cuando las moléculas de agua hidratan los iones. Si el calor se libera o se absorbe depende de la suma de las energías asociadas con estos dos procesos. La reacción de disolver una sal en agua (disolución) se representa más adelante. MA representa la sal donde M es cualquier ión metálico (+) y A es el ión no metálico (-): H2O (l)

MA (s) M+ (ac) + A− (ac)

1. Completa las disoluciones para todas las sales estudiadas:

NH4Cl(s)

NH4NO3(s)

BaCl2(s)

MgSO4(s)

NaCl(s)

CaCl2(s)

MgCl2(s)

Mg(NO3)2(s)

KCl(s)

KNO3(s)

NaNO3(s)

1.

2.

3.

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2. Prepara una lista de todas las sales que dieron interacciones endotérmicas que son

candidatos para “cold packs”.

Basado en los datos, ¿cuál proceso requiere más energía en las interacciones

endotérmicas? Específicamente, la que requiere más energía para separar los iones

o para hidratar los iones? Explica.

3. Prepara una lista de todas las sales que produjeron interacciones exotérmicas

que son candidatas para “hot packs”.

Basado en los datos, ¿cuál proceso requiere más energía en las interacciones

exotérmicas? Específicamente, la que requiere más energía para separar los iones o

para hidratar los iones? Explique.

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Parte II – Estudios cuantitativos de “hot packs” y “cold packs” El instructor te asignará una sal de cada tipo. Vas a preparar una muestra de cada sal

Procedimiento

Datos del grupo __

Tabla 3. Datos del grupo: Datos de masa y temperatura para 100 mL de agua

Sal exotérmica

Sal endotérmica

Masa (g)

Masa (g)

Temperatura inicial (°C)

Temperatura inicial (°C)

Temperatura final (°C)

Temperatura final (°C)

∆T (°C)

∆T (°C)

∆T (°C)/g

∆T (°C)/g

Promedio ∆T (°C)/g

Promedio ∆T (°C)/g

¿Hay un patrón que se observa con relación a la masa de la sal que se probó y el cambio que se observó en la temperatura? Refiérase a los datos para explicar su conclusión(es).

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Datos recopilados por todos los grupos

Tabla 4. Promedio de la razón de ∆T/g para cada sal

Sal endotérmica

Grupo ∆T/g

Promedio

Sal exotérmica

Grupo ∆T/g

Promedio

Análisis de los Datos e Implicaciones (Parte II)

Basándose en los datos recopilados por todos los grupos, complete la Tabla 5, indicando el calor que se absorbe o libera y el ∆H (calor por mol) de cada sal. Calcula el calor que se absorbe o libera basado en el valor promedio recopilado para ∆T/g (Tabla 4). Tabla 5. ∆T/g, calor absorbido o liberado, y ∆H para cada sal

Sal endotérmica

∆T/g promedio

Calor absorbido*

∆H (kJ/mol)

Sal exotérmica

∆T/g promedio

Calor liberado*

∆H (kJ/mol)

* q = m x s x ∆T donde m = masa en gramos de agua s = 4.184 J/g• °C, el mismo valor que el del agua.

Nota: Para todo propósito práctico, a presión constante, q = ∆H. Cálculos:

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4. Organice las tres sales endotérmicas del mínimo al máximo potencial como candidatos para utilizarlos en “cp” basadas en los valores comparativos de ∆T/g, la cantidad de calor absorbido y ∆H (kJ/mol).

A. Orden de las sales endotérmicas basado en el valor comparativo de ∆T/g. B. Orden de las sales endotérmicas basado en la cantidad comparativa de calor absorbido. C. Orden de las sales endotérmicas basado en la cantidad comparativa de ∆H (kJ/mol). D. Orden de todos los grupos de los candidatos para utilizar en “cp”. Justifique su

selección final y el orden que le dio a cada uno de los candidatos.

5. Organice las tres sales exotérmicas del mínimo al máximo potencial como candidatos para utilizarlos en “hp” basadas en los valores comparativos de ∆T/g, la cantidad de calor liberado y ∆H (kJ/mol).

A. Orden de las sales exotérmicas basado en el valor comparativo de ∆T/g. B. Orden de las sales exotérmicas basado en la cantidad comparativa de calor liberado. C. Orden de las sales exotérmicas basado en la cantidad comparativa de ∆H (kJ/mol). D. Orden de todos los grupos de los candidatos para utilizar en “hp”. Justifique su

selección final y el orden que le dio a cada uno de los candidatos.

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6. Basado en los datos, ¿qué similaridades o diferencias hay en el comportamiento de los cloruros vs. los nitratos, y de los cationes +1 vs. los cationes +2 como candidatos para “hp” y “cp”? 7. En términos generales, las reacciones que son exotérmicas tienen tendencia de proceder espontáneamente. Sin embargo, según los datos, las reacciones de disolución de algunas sales que absorben calor también son espontáneas. Explique en términos de lo que sucede a las moléculas e iones y por qué este proceso de disolución es espontáneo.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Busca los precios de estas sales en la red o en catálogo científico para poder determinar si será económicamente factible para la compañía utilizar los candidatos para “cp” y “hp”. De igual modo, toma en consideración la disponibilidad de estas sales en el mercado como otro factor para la selección final. Prepare un informe de sus hallazgos tomando como base los datos recolectador por los equpos y la investigación que hizo de los precios. Haga una recomendación específica para usar una sal en una “cp” y otra sal en una “hp”.

PREGUNTAS: EXTENSIONES Y APLICACIONES

1. Es un dato científico que se requiere energía de calor para separar los iones asociados en una sal sólida, y que se libera energía de calor cuando las moléculas de agua hidratan los iones. De los resultados de los datos de calor, MgSO4 es una de las mejores sales para una posible compresa caliente. La saldiguera, MgSO4•7H2O se usa para remojar torceduras, tensiones y magulladuras y trabaja como una “cp”. ¿Cómo podemos explicar este fenómeno?

2. Algunas sales, como el cloruro de plata (silver chloride), AgCl, son insolubles en

agua. ¿Qué podemos concluir, si algo, con relación a la energía que se requiere para separar e hidratar los iones? Explique.

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3. Basándose en que el ∆H por mol de CaCl2 = −81.0 kJ, calcule la temperatura final

del agua si se le añaden 30 g de CaCl2 a 100 mL de agua y la temperatura inicial del agua era 23°C. Asuma que el calor específico de la mezcla de la solución es la misa que el agua, = 4.184 J• g / °C.

4. Se disuelven cincuenta gramos de NH4Cl en 100 mL de agua. El ∆H calculado para

la reacción fue +15.2 kJ. ¿Cuál es el ∆T que se obtuvo en este experimento? 5. Un estudiante prepara un “cp” disolviendo 30 gramos de nitrato de amonio en 100

g de agua. Si la temperatura baja de 20° a 0° C, ¿cuál es el valor calculado en el experimento de ∆H por mol de nitrato de amonio?

6. A. Para algunos procesos, aún cuando el cambio de entalpía, ∆H, es

favorable, el proceso no ocurre. Explique por qué. B. Para algunos procesos, aún cuando el cambio de entropía, ∆S, es favorable, el proceso no ocurre. Explique por qué.