Prácticas de
Laboratorio 3
año
Química
El libro Prácticas de Laboratorio Química 3 er año de de Educación Media es una obra colectiva concebida, diseñada y elaborada por el Departamento Editorial de Editorial Santillana S.A., bajo la dirección pedagógica y editorial del profesor José Manuel Rodríguez R . En la realización de esta obra intervino el siguiente equipo de especialistas:
Edición general adjunta Inés Silva de Legórburu
Coordinación de arte Mireya Silveira M.
Edición general Lisbeth C. Villaparedes de Maza
Diseño de unidad gráfica Mireya Silveira M.
Edición ejecutiva José Luis Rada A.
Coordinación de unidad gráfica María Alejandra González
Textos Daniel Enrique Rí os Acosta Profesor en Química, Universidad Pedagógica Experimental Libertador
Diseño de portada Mireya Silveira M.
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Jenny Valdez Licenciada en Biología, Universidad Central de Venezu Venezuela; ela; Licenciada en Educación, Universidad Central de Venezu Venezuela ela José Luis Rada Licenciado en Biología, Universidad Simón Bolívar Yarima Alfonzo Licenciada en Química, Universidad de Oriente; Magister en Química, Instituto Venezolano Venezolano de Investigaciones Científicas
Corrección de estilo Mariví Coello Karina Hernández Lectura especializada Daniel Enrique Ríos Acosta
Ilustración de portada Walther Sorg Diseño y diagramación general María Alejandra González David Baranenko Documentación gráfica Amayra Velón Ilustraciones Fondo Documental Santillana Infografías Gráfico R7, C.A. Fotografías Fondo Documental Santillana Retoque y montaje digital Evelyn Torres
Prácticas de Laboratorio Química 3 er año © 2013 by Editorial Santillana, S.A. Editado por Editorial Santillana, S.A. Nº de ejemplares: 5300 Av. Rómulo Gallegos, Edif. Zulia, piso 1. Sector Montecristo, Boleíta. Caracas (1070), Venezuela.Telfs.: Venezuela.Telfs.: 280 9400 / 280 9454 www.santillana.com.ve Impreso en Venezuela por: Artes Gráficas Rey, C.A.
ISBN: 978-980-15-0657-7 Depósito legal: lf63320129003935 Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización previa de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público.
Prácticas de
Laboratorio 3
año
Química
Estructura del libro Las Prácticas de Laboratorio de la serie Conexos se basan en una propuesta pedagógica que aproxima el trabajo experimental a las principales etapas formales del proceso de investigación, a saber: formulación de hipótesis, experimentación, análisis de resultados, discusión y conclusiones. De esta manera, cada práctica conecta los tres momentos habituales de una experiencia pedagógica de laboratorio, con los momentos del proceso investigativo, complementándolos con secciones innovadoras que dinamizan las actividades experimentales y las vinculan con el uso de las TIC.
Prelaboratorio
Laboratorio
Propicia la iniciación en la actividad, con una Introducción que ofrece información textual o gráfica y preguntas para contextualizar la actividad y activar conocimientos previos.
Presenta el trabajo experimental organizado en experiencias descritas de manera metódica.
Objetivo Logro esperado con el desarrollo de la práctica, vinculado con la adquisición de habilidades científicas, y los contenidos de cada experiencia
Medidas de precaución Alerta sobre la peligrosidad de algunas sustancias químicas o procedimientos y sugiere medidas de seguridad en cuanto a indumentaria y equipo adecuado a utilizar, así como la forma más conveniente de trabajo en el laboratorio.
Materiales Objetos, sustancias, equipos, organismos y cualquier implemento a utilizar en la actividad.
Procedimientos Descripción, paso a paso, de la actividad a desarrollar.
Aplicación científica Sección que expone ideas y procedimientos científicos necesarios para la comprensión de la práctica y la elaboración de los resultados.
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Postlaboratorio Etapa de cierre de cada práctica, que orienta al análisis y discusión de los resultados obtenidos, con base en preguntas formuladas para tal fin. Esta sección de las prácticas se organiza de acuerdo al número de experiencias y propone, por cada una, el planteamiento de una conclusión con base en los resultados y en la hipótesis formulada en el Prelaboratorio .
Premisa general para el desarrollo del Postlaboratorio , desde la interpretación de los resultados obtenidos y con orientaciones a la formulación de conclusiones.
Resultados
Ciencia recreativa y Laboratorio virtual
Instrumentos para el registro de los datos o la información obtenida en cada experiencia.
Secciones innovadoras. La primera contiene propuestas para desarrollar experiencias bajo el principio de actividades científicas participativas y divertidas, que propician el ingenio, la creatividad y el estímulo de las habilidades científicas. La segunda propone ideas que vinculan el trabajo experimental y pedagógico del laboratorio con las tecnologías de la información y la comunicación (TIC).
Materiales y métodos alternativos
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Análisis y discusión
Sección innovadora que propone opciones para desarrollar las experiencias con materiales y procedimientos complementarios, de bajo costo, fácil acceso y sencilla realización.
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Índice Iniciación al trabajo en el laboratorio ................
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Práctica 18 Enlace químico y radiactividad ....... 88
Actividad Introductoria El trabajo en el laboratorio de química .............. 10
Práctica 19 La industria química y el ambiente .................................. 92
Práctica 1 Los materiales: propiedades
Práctica 20 Elaboración de un producto
no caracacterísticas .......................... 14
de uso común .................................. 96
Práctica 2 Los materiales: propiedades características ................................... 20
Práctica 21 La industria petrolera y petroquímica en Venezuela ................................... 100
Práctica 3 Las mezclas ....................................... 26
Fuentes consultadas ...................................... 104
Práctica 4 Concentración de las soluciones ...... 30 Práctica 5 Las sustancias y su clasificación ...... 34 Práctica 6 Los elementos ................................... 38 Práctica 7 Los compuestos inorgánicos ............. 42 Práctica 8 Los compuestos orgánicos ................ 48 Práctica 9 Simbología química ........................... 52 Práctica 10 Nomenclatura química .................... 56 Práctica 11 Las reacciones químicas ................. 60 Práctica 12 Leyes de la combinación química ... 64 Práctica 13 Mol y balanceo de ecuaciones ....... 68 Práctica 14 Estequiometría ................................ 72 Práctica 15 Rapidez de las reacciones químicas .......................................... 76 Práctica 16 Estructura de la materia .................. 80 Práctica 17 La teoría atómica ............................ 84
A propósito del lenguaje de género Según la Real Academia de la Lengua Española y su correspondiente Academia Venezolana de la Lengua, la doble mención de sustantivos en femenino y masculino (por ejemplo: l os ciudadanos y las ciudadanas) es un circunloquio innecesario en aquellos casos en los que el empleo del género no marcado sea suficientemente explícito para abarcar a los individuos de uno y otro sexo. Sin embargo, desde hace varios años, en Editorial S antillana hemos realizado un sostenido esfuerzo para incorporar la perspectiva de género y el lenguaje inclusivo, no sexista en nuestros bienes educativos, pues valoramos la importancia de este enfoque en la lucha por la conquista definitiva de la equidad de género. En tal sentido, en nuestros textos procuramos aplicar el lenguaje de género, al tiempo que mantenemos una permanente preocupación por el buen uso, la precisión y la elegancia del idioma, fines en los que estamos seguros de coincidir plenamente con las autoridades académicas.
A propósito de las Tecnologías de la Información y la Comunicación Editorial Santillana incluye en sus materiales referencias y enlaces a sitios web con la intención de propiciar el desarrollo de las competencias digitales de docentes y estudiantes, así como para complementar la experiencia de aprendizaje propuesta. Garantizamos que el contenido de las fuentes en línea sugeridas ha s ido debidamente validado durante el proceso de elaboración de nuestros textos. Sin embargo, dado el carácter extremadamente fluido, mutable y dinámico del ámbito de la Internet, es posible que después de la llegada del material a manos de estudiantes y docentes, ocurran en esos sitios web cambios como actualizaciones, adiciones, supresiones o incorporación de publicidad, que alteren el sentido original de la referencia. Esos cambios son responsabilidad exclusiva de las instituciones o particulares que tienen a su cargo los referidos sitios, y quedan completamente fuera del control de la editorial. Por ello, recomendamos que nuestros libros, guías y Libromedias sean previa y debidamente revisados por docentes, padres, madres y representantes, en una labor de acompañamiento en la validación de contenidos de calidad y aptos para el nivel de los y las estudiantes.
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INICIACIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO
El laboratorio de química: instrumental de experimentación Balanza Equipo que se usa para medir masa de cuerpos y materiales.
Balanza mecánica
1 000 500
0 2
3
1 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
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Rejilla metálica con centro de amianto Soporte de metal metálica concentrado de amianto utilizado para apoyar recipientes al calentarlos sobre el mechero.
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Balanza electrónica
Mortero Base de porcelana utilizada para triturar sólidos.
Gotero Tubo hueco terminado en su parte inferior en forma cónica y cerrado por la parte superior por una perilla o dedal de goma. Se utiliza para trasvasar pequeñas cantidades de líquido vertiéndolo gota a gota. 6
Crisol de porcelana con tapa Recipiente de porcelana utilizado principalmente para calentar, fundir, quemar y calcinar sustancias.
Trípode Base de metal que se usa para apoyar recipientes que van a ser colocados sobre el mechero.
Cápsula de porcelana Envase utilizado para retener o calentar, temporalmente, muestras líquidas o sólidas.
Gradilla (de madera o metal) Soporte destinado a apoyar tubos de ensayo. Tubo de ensayo Tubo cilíndrico de vidrio utilizado principalmente para realizar reacciones químicas en pequeña escala.
Embudo de separación Instrumento de vidrio utilizado para separar soluciones de densidades diferentes.
Mechero de Bunsen Instrumento utilizado para generar fuego y calentar objetos y sustancias. Funciona con gas.
Cepillo de lavado Herramienta que permite la limpieza del material de laboratorio como tubos de ensayo, matraces o balones.
Vaso de precipitado Envase de vidrio que sirve para hacer reacciones de precipitación, y calentar soluciones.
Vidrio de reloj Envase de vidrio que se usa para retener o evaporar muestras líquidas o sólidas; o como cubierta de vasos de precipitado.
Embudo Instrumento, de vidrio o plástico, utilizado para filtrar soluciones.
Varilla de vidrio (Agitador de vidrio) Varilla que sirve para agitar y trasvasar soluciones.
Papel de filtro Material que se introduce en un embudo de filtración, con el fin de retener las impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros.
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Soporte universal Base que sirve para sostener pinzas, argollas, matraces calientes, buretas, entre otros materiales.
Bureta Instrumento de vidrio, graduado con el fin de para medir y dispensar volúmenes de líquidos.
Embudo de Buchner Instrumento de porcelana diseñado con el fin de filtrar soluciones al vacío.
Pinza de metal Pieza utilizada para sujetar objetos.
Matraz o balón aforado Recipiente de vidrio utilizado para preparar y medir volúmenes de soluciones.
Cilindro graduado Recipiente de vidrio que sirve para medir volúmenes de líquidos.
Tapón Pieza de caucho que sirve para tapar envases o hacer conexiones.
Asistir puntualmente
Matraz kitasato Recipiente de vidrio usado para hacer filtraciones al vacío.
Leer cuidadosamente el contenido correspondiente a la práctica en el hogar
Balón de destilación Recipiente que se usa para hacer destilaciones.
Piseta Recipiente plástico usado para dispensar agua destilada.
Recomendaciones para asistir al laboratorio de química
Realizar las actividades del prelaboratorio
Usar la bata de laboratorio
Doble nuez Pieza de metal que se usa para sujetar pinzas en un soporte universal. Matraz Erlenmeyer o fiola Recipiente utilizado de vidrio para disolver sólidos en líquidos y hacer titulaciones.
Pipeta aforada y volumétrica Instrumentos de vidrio, graduados, que se usan para medir volúmenes de líquidos.
Termómetro Instrumento de vidrio usado para medir la temperatura del ambiente, cuerpos y materiales.
Seguir paso a paso las instrucciones del docente
Pinza de madera Pieza utilizada para sujetar tubos al ser calentados.
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Propipeta Herramienta de goma que se utiliza junto con la pipeta para transvasar líquidos de un recipiente a otro evitando succionar con la boca líquidos tóxicos, venenosos, corrosivos, con olores muy fuertes o que emitan vapores.
Papel tornasol Son tiras de papel impregnadas en una sustancia indicadora. Son utilizadas para conocer el pH de una sustancia mediante cambios de color.
Tornasol rosado
Tornasol azul
Espátula de mango de madera Lamina plana metálica con mango de madera, utilizada para tomar pequeñas cantidades de compuestos o sustancias sólidas.
Trabajar en equipo
Mantener los materiales ordenados y los mesones secos y limpios
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INICIACIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO
Normas a seguir al trabajar en el laboratorio de química Cómo debes ir al laboratorio
Usa la bata de laboratorio.
Si tienes el cabello largo debes recogértelo antes de empezar a trabajar.
El calzado debe ser cerrado. No se permiten sandalias.
Utiliza guantes y lentes de seguridad cuando sean necesarios.
Realiza solo los experimentos indicados por el o la docente. No hagas pruebas por tu cuenta.
En caso de duda sobre el uso de algún instrumento, consultar al o a la docente.
Seguir las instrucciones del profesor
Está prohibido comer o beber en el laboratorio.
Sigue las instrucciones del o de la docente.
Manejo del material de laboratorio
Manipula, con mucho cuidado, los instrumentos del laboratorio para evitar accidentes.
No succiones los líquidos con la boca. Usa la propipeta.
Nunca trabajes con material de vidrio roto.
En caso de derrame de alguna sustancia o accidente, notifícalo inmediatamente al docente.
Limpieza y orden del espacio de trabajo
Nunca toques directamente con las manos, aspires vapores o pruebes las sustancias químicas.
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No botes restos sólidos en el fregadero, ya que pueden obstruir el desagüe. Házlo en el pipote de la basura.
Al terminar la práctica lávate bien las manos.
Mantén tu espacio de trabajo limpio y en orden. Deja todo el material e instrumentos utilizados, limpios y ordenados.
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INICIACIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO
Signos convencionales de seguridad en las etiquetas de las sustancias químicas Advertencias que deben llevar las etiquetas de los frascos de las sustancias químicas según el SGA (Sistema Globalmente Armonizado de clasificación y etiquetado de productos químicos de la ONU). Las advertencias en desuso son las cuadradas de fondo amarillo que se presentan en pequeño.
Explosivo Sustancias y preparaciones que pueden explotar bajo efecto de una llama o que son más sensibles a los choques o fricciones. Precaución: evitar golpes, sacudidas, fricción, flamas o fuentes de calor.
Corrosivo Estos productos químicos causan destrucción de tejidos vivos o materiales inertes. Precaución: no inhalar y evitar el contacto con la piel, ojos y ropas.
Peligroso para el medio ambiente Sustancias y preparados cuya utilización provoca o puede provocar daños al ecosistema a corto o largo plazo. Precaución: debido a su riesgo potencial, no debe ser liberado en las cañerías, en el suelo o el medio ambiente.
Peligroso para la salud
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Sustancias cancerígenas y mutagénicas. Productos tóxicos para las funciones sexuales y la fertilidad, malformación o muerte fetal; pueden modificar el funcionamiento de los órganos como el hígado, el sistema nervioso o los pulmones. Puede ser nocivo o mortal si es ingerido o penetra por las vías respiratorias. Precaución: evitar el contacto con el cuerpo, ingerir o respirar los vapores.
Inflamable
Tóxico
Irritante
Sustancias y preparaciones que, por inhalación, ingestión o penetración cutánea, pueden implicar riesgos graves, agudos o crónicos a la salud. Precaución: todo el contacto con el cuerpo humano debe ser evitado.
Sustancias que producen efectos adversos en dosis altas. Pueden producir irritación de mucosas como ojos, nariz y garganta y en la piel. Pueden provocar alergias cutáneas, somnolencia y vértigo. Precaución: debe evitarse el contacto directo con el cuerpo y la inhalación.
Gas
Comburente
Gases comprimidos. Pueden explotar con el calor. Los gases licuados refrigerados pueden producir quemaduras o heridas relacionadas con el frío (heridas criogénicas) Precaución: seguir estrictamente las instrucciones para el manejo de gases comprimidos.
Sustancias que tienen la capacidad de incendiar otras sustancias, facilitando la combustión e impidiendo el combate del fuego. Precaución: evitar su contacto con materiales combustibles.
Sustancias fácilmente inflamables, bien de forma espontánea, o en contacto con el aire o el agua. Precaución: evitar contacto con materiales ignitivos (aire, agua).
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PRÁCTICA 1
Los materiales: propiedades no características OBJETIVO
PRELABORATORIO
Determinar las propiedades no características de materiales en estado sólido, líquido y gaseoso.
Introducción Todo lo que tiene masa y ocupa un volumen en el espacio está constituido por materia. Los materiales son, en general, las distintas formas de la materia, según su estado físico más común de identificar: sólido, líquido y gaseoso. En el quehacer cotidiano, las personas utilizan diversos tipos de materiales como vidrio, papel, agua, plástico, madera, hierro o alimentos, para satisfacer sus necesidades básicas. Los materiales presentan diversas propiedades, que son cualidades o atributos que los caracterizan y permiten describirlos y compararlos con otros. Estas propiedades pueden ser características o intensivas, y no características o extensivas. Las propiedades no características son las que dependen de la cantidad de materia, y no de su naturaleza específica. Estas propiedades no son exclusivas de un material, por lo que no pueden usarse para identificarlos, como el volumen, la masa, la temperatura, el color, la forma y la longitud, entre otras.
1 Relaciona con una línea una característica de los materiales con su definición correspondiente.
Temperatura
Cantidad de materia de un cuerpo. Configuración externa de un cuerpo.
Color
Propiedad asociada a la agitación térmica de un cuerpo. Espacio que ocupa la materia.
Volumen Masa
Sensación visual producida por las longitudes de onda reflejadas por los cuerpos y que son captadas por el ojo humano.
Forma
2 Escribe dos objetos de uso cotidiano que tengan las mismas propiedades no características
especificadas en cada renglón. Propiedad no característica
Objeto 1
Objeto 2
Forma esférica . A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
Volumen de 2 Color verde Masa de 0,5 kg
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LOS MATERIALES: PROPIEDADES
NO CARACTERÍSTICAS
LABORATORIO Experiencia 1
APLICACIÓN CIENTÍFICA
Determinación de la masa
Capacidad, apreciación y error absoluto de un instrumento
Materiales Vaso de precipitado Varios objetos sólidos
Agua Balanza
•
•
•
•
La capacidad de un instrumento es la máxima medida que con seguridad se puede hacer con él.
Procedimiento
La menor medida que se puede realizar con un instrumento se denomina apreciación (A), la cual se puede calcular a partir de la siguiente relación:
Parte A. Medición de la masa de un sólido 1 Nivelen o taren la balanza. 2 Determinen la capacidad, la apreciación y el error absoluto
de la balanza. 3 Midan la masa para diferentes sólidos como un lápiz, un bolígrafo, un cuaderno, un reloj de pulsera o una piedra pequeña. 4 Determinen la medida correcta de la masa de los objetos.
Resultados Anoten los valores obtenidos en la siguiente tabla: Material (sólido)
Masa (g)
Medida correcta
A�
Lectura mayor � lectura menor Número de divisiones
La lectura que se realiza con un instrumento tiene un error experimental que se expresa como error absoluto (Ea ). El Ea para instrumentos como el cilindro, la pipeta, l a bureta y el termómetro viene dado por la siguiente relación: A Ea �
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La medida realizada con un instrumento volumétrico (medida correcta) se puede expresar de la siguiente manera: Volumen leído � Ea �
Parte B. Medición de la masa de un líquido 1 Nivelen o taren la balanza. 2 Determinen la masa de un vaso de precipitado limpio y seco. 3 Coloquen una determinada cantidad de agua en el vaso
de precipitado y midan nuevamente la masa. 4 Calculen, por diferencia, la masa (m) del agua usando la siguiente relación:
m(agua) � m(recipiente
�
agua) �
m(recipiente)
Resultados . A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
Anoten los valores obtenidos en la siguiente tabla: Masa del vaso de precipitado vacío (g)
Masa del vaso de precipitado con agua (g)
Masa del agua (g)
LOS MATERIALES: PROPIEDADES
NO CARACTERÍSTICAS
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Experiencia 2
Determinación del volumen de un líquido
Materiales Menisco
Líquido
No
No Instrumento volumétrico
Cilindro graduado Bureta graduada
Pipeta graduada Agua
•
•
•
•
Procedimiento 1 Determinen la capacidad y la apreciación de instrumentos volumétricos. Midan 1,6 m; 5,0 m y 36,1 m de agua seleccionando el instrumento más adecuado y que arroje la medida con la mejor precisión. 2 Cuiden de observar el borde inferior del menisco que forma el agua en el recipiente para determinar correctamente el volumen del líquido. Resultados Anoten los valores obtenidos en la tabla:
Volumen de agua (m)
Instrumento seleccionado
Experiencia 3
Capacidad del instrumento (m)
Apreciación del instrumento (m)
Medida correcta
Determinación del volumen de un gas
Materiales Soporte universal Pinza o aro de metal
Envase grande Cilindro graduado
•
•
•
•
Mangueras o pitillos
•
Procedimiento 1 Monten un sistema como el mostrado en la figura: llenen el envase con agua hasta la mitad y llenar completamente de agua el cilindro graduado, e introdúzcanlo invertido dentro del envase procurando que no le entre aire. 2 Introduzcan un extremo de la manguera en el cilindro graduado y soplen hasta desplazar cierto volumen de agua dentro del cilindro. Midan este volumen. 3 Realicen una medición por cada estudiante. Resultados Anoten los valores obtenidos en la tabla: Estudiante
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LOS MATERIALES: PROPIEDADES
NO CARACTERÍSTICAS
Apreciación del cilindro (m)
Volumen de agua desplazado (m)
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Experiencia 4
Determinación del volumen de sólidos
Materiales • •
Sólidos irregulares (rocas, vidrio, cuarzo, entre otros) Sólidos regulares (pelota, dado, lápiz nuevo, entre otros)
Cilindro graduado Agua Regla graduada
• • •
Procedimiento Parte A. Medición del volumen de sólidos irregulares (principio de Arquímedes) 1 Coloquen un volumen determinado de agua
en un cilindro graduado. Midan ese volumen inicial (V i ). 2 Sumerjan completamente un sólido irregular dentro del cilindro con agua. Midan el volumen final (V f ) 3 Determinen el volumen del sólido utilizando la relación: V (Sólido irregular) � V f � V i 4 Determinen el volumen de otros sólidos irregulares.
(V f )
V
(V i )
Resultados Registren los resultados en la siguiente tabla: Sólido
V i (m)
V f (m)
V sólido irregular (m)
Parte B. Medición del volumen de sólidos regulares 1 Calculen el volumen de los sólidos regulares
suministrados utilizando la regla graduada. 2 Utilicen la fórmula matemática correspondiente a la geometría de cada sólido.
Resultados Registren los resultados en la siguiente tabla: Sólido regular
Fórmula
Volumen (cm3)
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LOS MATERIALES: PROPIEDADES
NO CARACTERÍSTICAS
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MATERIALES Y MÉTODOS ALTERNATIVOS Si no cuentan con mechero o hielo, coloquen el vaso de precipitado al sol para calentar el agua, y en la nevera para enfriarla.
Experiencia 5
Determinación de la temperatura
Materiales Termómetro de 0 � 100 ºC Soporte universal o trípode 2 vasos de precipitado de 500 m Cilindro graduado
•
• l 5%
m 200
0
250 m
l
50
150
100
100
150
50
•
Mechero Encendedor Hielo Agua Rejilla
• • • • •
•
Procedimiento 1 Determinen la capacidad y la apreciación del termómetro. 2 Monten un sistema como el que se proporciona en esta página. 3 Agreguen 100 m de agua en un vaso de precipitado, introduzcan
250 m l
0
200 m
l
5%
50
150
100
100
150
50
el termómetro y manténgalo sin tocar las paredes del vaso. Anoten la temperatura que indica el termómetro (temperatura inicial). 4 Enciendan el mechero y pongan a calentar los 100 m de agua por 3 min. Apaguen el mechero. Introduzcan el termómetro y manténganlo sin tocar las paredes del vaso ni el fondo, hasta que la temperatura indicada en el termómetro sea estable. Anoten esa temperatura (temperatura final). 5 Repitan el procedimiento desde el paso 3, esta vez con 250 m de agua. 6 En otro vaso de precipitado agreguen 250 m de agua y varios cubos de hielo. Introduzcan el termómetro y manténganlo sin tocar las paredes del vaso ni el fondo, hasta que la temperatura indicada en el termómetro sea estable. Anoten la temperatura (temperatura final).
Resultados Anoten los valores obtenidos en la siguiente tabla: Volumen de líquido (m)
Temperatura inicial (ºC)
Temperatura final (ºC)
Diferencia de temperatura (ºC)
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LOS MATERIALES: PROPIEDADES
NO CARACTERÍSTICAS
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
POSTLABORATORIO
Expliquen los resultados y establezcan conclusiones que permitan validar el cumplimiento de los objetivos de la práctica.
Experiencia 1 ¿Cómo podría medirse la masa de un gas? _________________________________________
______ _ _________________________________________ _ ______________ _________
Conclusión : ___ _ ____________________________________________________________
Experiencia 2 ¿Qué criterios utilizaste para seleccionar el instrumento adecuado para las mediciones
•
de volumen? ______________________________________________________________ Si dos porciones de líquido tienen el mismo volumen, ¿se puede decir que es un mismo
•
material? Argumenta tu respuesta. ______________________________________________ ______ _ _________________________________________ _ ______________ _________
Conclusión : ___ _ ____________________________________________________________
Experiencia 3 ¿Qué volumen de aire soplaste y qué volumen de agua fue desplazado? __________________ ______ _ _________________________________________ _ ______________ _________
Conclusión : ___ _ ____________________________________________________________
Experiencia 4 ¿Qué características deben tener los sólidos para conocer su volumen, según los procedimientos
de esta experiencia? _________________________________ _ _______________________
Conclusión : ___ _ ____________________________________________________________
Experiencia 5 ¿Tiene influencia en la temperatura del agua, y en el proceso de calentamiento o enfriamiento, el emplear un volumen mayor de este líquido? Argumenta tu respuesta. ______ _ _________________________________________ _ ______________ _________
Conclusión : ___ _ ____________________________________________________________
CIENCIA RECREATIVA . A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
•
•
Establezcan un sistema de medición sencillo de masa y volumen, valiéndose de utensilios de cocina. Por ejemplo, asocien volúmenes de líquido con recipientes de uso cotidiano como de una taza (200 m) o una cuchara (15 m ); y medidas de masa como una cucharada rasa de mantequilla (15 g) o una taza de harina (aproximadamente 130 g). Elaboren una receta utilizando el sistema de medición de masa y volumen establecido. Propongan varios utensilios o recipientes de uso común puedan ser utilizados como instrumentos de laboratorio. LOS MATERIALES: PROPIEDADES
NO CARACTERÍSTICAS
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PRÁCTICA 4
Concentración de las soluciones OBJETIVO
PRELABORATORIO
Interpretar cuantitativamente la concentración de una solución.
Introducción
Los componentes de una solución son el soluto y el solvente. Generalmente, la sustancia que se encuentra en mayor proporción es el solvente. En una solución dada, la cantidad de soluto disuelta en el solvente se denomina concentración. Las soluciones pueden clasificarse, según su concentración en: Saturadas. Contienen la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en el solvente. No saturadas. Contienen una cantidad de soluto menor de la máxima que puede ser disuelta. Estas pueden ser diluidas o concentradas. Sobresaturadas . Contienen una cantidad de soluto disuelto superior a la máxima que puede disolverse a esa temperatura; se logra calentando la mezcla y luego dejándola alcanzar la temperatura inicial más baja. Tanto el soluto como el solvente pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Según el tipo de unidad de medida, masa ( m) o volumen (V ), que se usen para medirlos, la concentración porcentual se expresa en m/m, m/V o V/V . •
•
•
1
Encuentra en la sopa de letras las palabras indicadas. Estas pueden encontrarse en orientación vertical, horizontal o diagonal, y al derecho o al revés. V O L U M E N L G U N E E
2
J C Q I A Z O I A N H L C
E H S L E D C N S P B B O
D X Ó T B O L O E R Z I N
I R L O H O Í V O O C T C
S Z I O L U Q Q S P A S E
O V D B K F U J O O L U N
U D L U K Q D N N C K M R
C B G F O C O I T I C O A
I A N E N K H B E Ó A C C
Ó A N E M A S A E N A C I
N X O T B O A O M I Z I Ó
U A N E N K H B E T A C N
J C D I L U I D O N H L L
E H J L E D C N O Q B B B
N R S A T U R A D A C T T
Volumen Disolución Sólido Masa Proporción Saturada Líquido Concentración Diluido Gaseoso
• • • • • • • • • •
Escribe cómo se debe expresar la concentración porcentual en cada una de las siguientes disoluciones, según el tipo de unidad de medida usado para medir soluto y solvente: 3,5 g de azúcar en 200 g de agua: _______________________________________________ 30 cm3 de alcohol en 400 cm3 de glicerina: _______________________________________ 5 g de sal en 120 m de disolución _____________________________________________ •
•
•
30
L T O J A H I T E R Z B T
LA CONCENTRACIÓN
DE LAS DISOLUCIONES
. A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
LABORATORIO Experiencia 1
Preparación de una solución de concentración porcentual m / V
Materiales
Sal de mesa Vaso de precipitado Agitador de vidrio Pipeta o cilindro graduado
Matraz aforado de 100 m , con tapa Balanza Embudo Gotero
•
•
•
•
•
•
•
•
Procedimiento Parte A. Preparación de una solución de sal de mesa al 10% m/V
Calculen la masa de sal de mesa que se requiere para preparar la disolución al 10%. Luego determinen los gramos de sal necesarios usando la balanza. 2 Disuelvan la sal en el vaso de precipitado, en una mínima cantidad de agua y mezclen con el agitador de vidrio. Dejen el agitador en la disolución para no perder sal. 3 Trasvasen la mezcla a un balón aforado de 100 m , usando un embudo de tamaño adecuado. Laven tres veces el vaso de precipitado con una pequeña porción de agua y trasvasen el contenido cada vez al balón con el mismo embudo. 4 Agreguen tres pequeñas porciones de agua sobre el embudo para arrastrar cualquier residuo de sal; el agua agregada no debe alcanzar el aforo. Tapen y disuelvan bien la solución. 5 Agreguen agua hasta llegar cerca de la línea de aforo y luego aforen usando el gotero. Tapen y mezclen bien invirtiendo el matraz varias veces. 1
Parte B. Preparación de una solución de sal de mesa al 3% m / V a partir de una solución al 10% m / V
Calculen el volumen de la solución de sal al 10% m/V requerido para preparar 100 m de la nueva solución al 3%. Midan el volumen con cilindro o pipeta. 2 Viértanlo en un balón aforado de 100 m y agreguen agua hasta alcanzar la mitad de la capacidad del balón. Tapen bien y homogenicen la solución. 3 Aforen con el gotero. Tapen y mezclen bien invirtiendo el balón varias veces. 1
Resultados . A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
Realicen los cálculos necesarios para la preparación de las distintas soluciones de sal de mesa.
LA CONCENTRACIÓN
DE LAS DISOLUCIONES
31
Experiencia 2
Preparación de una solución de concentración porcentual V / V
Materiales
Jugo de naranja pasteurizado Pipeta o cilindro graduado de 10 m
Vaso de precipitado Agitador Agua
•
•
•
• •
Procedimiento
En la etiqueta del jugo de naranja, ubiquen la concentración y anótenla. 2 Midan 10 m de jugo de naranja y viértanlos en el vaso de precipitado. Luego, agreguen 10 m de agua y agiten la preparación. 1
Resultados
Determinen la concentración de la disolución preparada, tomando en cuenta la concentración del jugo reportada en el envase.
Experiencia 3
Preparación de una solución de aceite de coco mentolado al 5% m / m
Materiales
Aceite de coco Pipeta Balanza
Ungüento de mentol Vaso de precipitado de 100 m
Agitador de vidrio Plancha de calentamiento
•
•
•
•
•
•
•
Procedimiento
Calculen la masa de mentol requerida para preparar 50 g de disolución. 2 Determinen, en un vaso de precipitado, la masa de mentol y completen hasta 50 g con aceite de coco. 3 Calienten un poco el contenido, mezclen con un agitador y déjenlo enfriar. 1
Mentol
Resultados
Realicen los cálculos necesarios para la preparación de la solución de aceite de coco mentolado.
32
LA CONCENTRACIÓN
DE LAS DISOLUCIONES
. A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
POSTLABORATORIO
Expliquen los resultados y establezcan conclusiones que permitan validar el cumplimiento de los objetivos de la práctica.
Experiencia 1 ¿Qué precauciones debes tener al arrastrar con agua los restos de soluto del vaso del precipitado y del embudo para trasvasar al balón la disolución que estás preparando?
•
______ _ _________________________________________ _ _______________________ __________________________________________________________________________ Explica la diferencia entre una disolución diluida y una concentrada ___________________ •
_____ _ ___________________________________________________________________ Conclusión ___ _ _____________________________________________________________
_________ _ ________________________________________________________________
Experiencia 2 ¿Qué significado tiene la concentración reportada en el jugo de naranja? ________________ ______ _ _________________________________________ _ _______________________ ¿Cuál es la concentración del jugo que preparaste? _________________________________ ______ _ _________________________________________ _ _______________________ •
•
Conclusión ___ _ _____________________________________________________________
_________ _ ________________________________________________________________
Experiencia 3 ¿Qué debes tener en cuenta al pesar la masa de mentol en un vaso de precipitado a fin de obtener la concentración final deseada? ______________________________ _ __________ ______ _ _________________________________________ _ _______________________ ¿Qué importancia tiene expresar la concentración en % m/V ? ________________________ ______ _ _________________________________________ _ _______________________ ¿Cuándo debes usar la densidad en el cálculo de las concentraciones? __________________ ______ _ _________________________________________ _ _______________________ •
•
•
Conclusión ___ _ _____________________________________________________________
_________ _ ________________________________________________________________
CIENCIA RECREATIVA . A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
•
•
•
Agreguen el contenido de un sobre de bebida en polvo en una jarra y añadan agua hasta completar un litro de bebida. Agiten bien. Calculen la concentración m / V de la bebida tomando en cuenta la masa reportada en el sobre. Viertan un vaso de la bebida en un recipiente adecuado y agreguen un vaso más de agua. ¿Cuál será la nueva concentración? ¿Cuál de las dos disoluciones es la más diluida? LA CONCENTRACIÓN
DE LAS DISOLUCIONES
33
PRÁCTICA 13
El mol y el balanceo de ecuaciones OBJETIVO
PRELABORATORIO
Interpretar cualitativa y cuantitativamente ecuaciones químicas sencillas.
Introducción
Reconocer el mol como una unidad de cantidad de sustancia.
Sin embargo, cuando se habla de átomos o moléculas se requiere de un método distinto para conocer su cantidad o masa, ya que estas partículas son muy pequeñas para contarlas o pesarlas.
•
•
Una de las formas de conocer la cantidad de materia de un objeto es contar las unidades de ese objeto o pesarlo. Para ello nos ayudamos con la numeración o con el sistema internacional de medidas, respectivamente.
La unidad llamada mol permite conocer el número de partículas elementales (átomos o moléculas), cuya masa total puede ser medida de forma práctica. Un mol de cualquier sustancia contiene igual número de partículas, esto es 6,02 1023 partículas. Este número se conoce como número de Avogadro (NA), en honor a su descubridor Amedeo Avogadro (1776-1856).
Este número es de particular importancia para balancear una ecuación química, es decir, para hacer coincidir la cantidad de átomos o moléculas de los reactantes con la de los productos, ya que según la Ley de la conservación de la masa, estas cantidades son invariables. Del número de Avogadro se obtienen otras unidades, tales como: Masa molar: masa en gramos de un mol de sustancia (g/mol).
•
Volumen molar de un gas: un mol de cualquier gas, en condiciones normales ocupa un volumen de 22,4 .
•
1
Explica brevemente los siguientes conceptos. Cantidad de sustancia: ________________________________________________________
•
__________________________________________________________________________ Mol: _____________________________________________________________________
•
__________________________________________________________________________ Masa molar: ________________________________________________________________
•
__________________________________________________________________________ 2
Lee y responde el siguiente planteamiento. Antonio determinó 14 g de azúcar y 20 g de sal . ¿A cuántos moles equivale la masa de cada material? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ •
68
EL
MOL Y EL BALANCEO DE ECUACIONES
. A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
MEDIDAS DE PRECAUCIÓN El cromato de potasio es un oxidante fuerte que en contacto con otras sustancias, especialmente las orgánicas, puede reaccionar violentamente. Deben empear guantes de seguridad, tapaboca y lentes de seguridad y seguir escrictamente las indicaciones de su docente.
LABORATORIO Experiencia 1
Determinación de los coeficientes de una ecuación química
Materiales
Solución de cloruro de bario (BaCl 2) al 13,7% m/V Solución de cromato de potasio (K2CrO4) al 19,4% m/V Soporte universal Aro metálico con pinza
•
•
Rejilla metálica Vaso de precipitado grande 9 Tubos de ensayo Gradilla Cilindros graduados Regla
• • • •
•
•
•
•
Procedimiento
Monten un equipo para calentar y preparen un baño de maría a temperatura moderada de aproximadamente 60 °C. 2 Agreguen a los 9 tubos de ensayo los respectivos volúmenes de BaCl al 13,7% 2 m/V tal como se muestra en la tabla de resultados. Recuerden rotular los tubos. 3 Sumerjan los tubos en el baño de maría y esperen un minuto. 4 Agreguen con mucha precaución y rápidamente los volúmenes correspondientes de K2CrO4 al 19,4% m/V según se muestra en la tabla de resultados. 5 Agiten simultáneamente los tubos y colóquenlos en la gradilla. Luego esperen 20 min y midan la altura alcanzada por el precipitado en cada tubo. 1
Resultados 1
Determinen la cantidad de sustancia en moles de BaCl 2 y K2CrO4 que se mezcla en los tubos de ensayo, a partir del volumen agregado en cada tubo y la concentración de las disoluciones. M (BaCl2) 137,3 g/mol y M (K2CrO4) 194, 2 g/mol. Ubiquen estos resultados en la tabla. �
�
. A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
N° Tubo
Volúmen BaCl2 (cm3)
Volúmen K2CrO4 (cm3)
1
2
18
2
4
16
3
6
14
4
8
12
5
10
10
6
12
8
7
14
6
8
16
4
9
18
2
2
Cantidad de sustancia BaCl2 (mol)
Cantidad de sustancia K2CrO4 (mol)
Altura del precipitado (cm)
Construyan una gráfica de la altura del precipitado en función de las cantidades de sustancia en mol de los reactivos. Identifiquen el punto de intercepción de los resultados. EL
MOL Y EL BALANCEO DE ECUACIONES
69
MEDIDAS DE PRECAUCIÓN Dado que el ácido acético puede ser irritante de la piel, utilicen guantes de seguridad para la realización de esta experiencia.
Experiencia 2
Volumen molar de un gas
Materiales
Balanza Bicarbonato de sodio (NaHCO3) Vinagre (que contiene entre 2% y 5% de ácido acético, CH3COOH)
• • •
2 bolsas plásticas transparentes, con cierre hermético Cilindro graduado grande
•
•
Procedimiento
Midan el volumen de la bolsa de plástico, para ello llenen de agua la bolsa y luego viértanla en un cilindro graduado. 2 Escriban la ecuación química balanceada de la reacción entre el bicarbonato de sodio y el ácido acético del vinagre, para producir acetato de sodio (NaCH3COO), agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). 3 Determinen la masa de NaHCO necesaria para llenar la bolsa con el 3 desprendimiento de CO2 cuando el compuesto reaccione con CH3COOH en exceso. 4 Determinen la masa de la cantidad de bicarbonato de sodio que calcularon y colóquenla en una esquina, en el fondo de una bolsa seca. 5 Determinen la cantidad de ácido acético necesaria para reaccionar completamente con la masa de bicarbonato determinada en el paso 3. A esta cantidad agreguen un exceso de ácido para garantizar que todo el bicarbonato de sodio reaccione. 6 Calculen el volumen de vinagre que contiene la cantidad de ácido acético calculada en el paso 5. Consideren la concentración reportada en la etiqueta del vinagre. 7 Coloquen el volumen de ácido acético en la otra esquina del fondo de la bolsa. Cuiden que no se mezclen los reactivos. 8 Extraigan el aire de la bolsa, ciérrenla y mezclen con rapidez los reactivos. 1
VINAGRE
Resultados 1
Escriban la ecuación química balanceada de la reacción del NaHCO3 con el CH3COOH:
2
Determinen las cantidades de NaHCO 3 y CH3COOH necesarias para reaccionar y producir suficiente CO 2 para ocupar el volumen de la bolsa.
Volumen de la bolsa (m)
70
EL
MOL Y EL BALANCEO DE ECUACIONES
Masa de NaHCO3 necesaria para producir el volumen de CO2 de la bolsa (g)
Masa de CH3COOH necesaria para reaccionar con todo el NaHCO3 (g)
Volumen de vinagre necesario para reaccionar con el NaHCO3 (m)
. A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
POSTLABORATORIO
Expliquen los resultados y establezcan conclusiones que permitan validar el cumplimiento de los objetivos de la práctica.
Experiencia 1 ¿Qué compuesto se forma al reaccionar cloruro de bario con cromato de potasio?
•
______ _ _________________________________________ _ ________________________ ______ _ _________________________________________ _ ________________________
______ _ _________________________________________ _ ______________ _________ Con base en este punto de intercepción de la grafica de altura de precipitado en función de la cantidad de sustancia de los reactivos: ¿cuál es la proporción molar fija y constante en que se combinan en BaCl2 y el K2CrO4? ____________________________________________
•
______ _ _________________________________________ _ ________________________
______ _ _________________________________________ _ ______________ _________
_
Conclusión ___ _____________________________________________________________
_________ _ ________________________________________________________________
Experiencia 2 Explica qué cálculos usaste para determinar la masa del bicarbonato de sodio. ____________
•
______ _ _________________________________________ _ ________________________ ______ _ _________________________________________ _ ________________________
______ _ _________________________________________ _ ______________ _________ ¿A qué se denomina volumen molar de un gas? ___________________________________ •
______ _ _________________________________________ _ ________________________
______ _ _________________________________________ _ ______________ _________ Explica los tipos de información que puede proporcionar una ecuación química balanceada. •
______ _ _________________________________________ _ ________________________ ______ _ _________________________________________ _ ________________________ ______ _ _________________________________________ _ ________________________
_
Conclusión ___ _____________________________________________________________
_________ _ ________________________________________________________________
CIENCIA RECREATIVA •
. A . S , A N A L L I T N A S L A I R O T I D E ©
Cuenten cierto número de objetos pequeños idénticos (clavos, botones, metras, entre otros) y pésenlos. Anoten el número de objetos y de masa.
Pesen y anoten la masa de una bolsa de plástico vacía con cierre hermético. Llenen la bolsa con objetos idénticos, ciérrenla, pésenla y anoten su masa.
LABORATORIO VIRTUAL •
•
Desarrollen un procedimiento para determinar el número de objetos que hay en la bolsa sin abrirla.
•
•
Representen los valores de número de piezas y su masa de ciencia recreativa en planos de coordenadas, usando un programa computarizado para hacer gráficos. Presenten sus resultados en clase y compárenlos con los otros equipos. EL
MOL Y EL BALANCEO DE ECUACIONES
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7 591524 014787
Prácticas de
Laboratorio 3
año
Química Desde su propio nombre, Conexos -el conjunto de bienes educativos que hemos elaborado para afrontar los nuevos retos de la Educación Media- está comprometido con un mundo de interrelaciones, en el que los saberes no son estáticos ni están encerrados en espacios restringidos, sino que andan en constante movimiento, dispersos en infinitas redes. Estos materiales didácticos apuntan a potenciar los vínculos, activar los contactos, descubrir los enlaces. El aprendizaje significativo, que cultivamos como una de las premisas conceptuales de todos nuestros materiales didácticos, tiene una importancia creciente en esta serie, pues atiende las necesidades de estudiantes que ya han avanzado a otra fase de su educación formal. La necesidad de que las competencias adquiridas sean útiles para la vida es en Conexos una estrategia vital.
