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UNIVERSIDAD MANUELA BELTRÁN MACROPROCESO DE RECURSOS E INFRAESTRUCTURA ACADÉMICA FORMATO PARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO UMB - VIRTUAL Fecha:

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INFORMACIÓN BÁSICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA Reacciones industriales

químicas

inmersas

en

procesos

PRÁCTICA No.: 1

ASIGNATURA Química de procesos de minería

TEMA DE LA PRÁCTICA Reacciones químicas, funciones inorgánicas, aplicación en minería.

ESPACIO A UTILIZAR Esta práctica se desarrollara en un espacio situado, esto quiere decir que el estudioso podrá llevar a cabo esta práctica en su casa o en el lugar que destine para ello, en el que disponga de los elementos necesarios para su desarrollo.

A QUIEN VA DIRIGIDO Esta práctica va dirigida a estudiosos que estén cursando química de procesos de minería y estén llevando a cabo las actividades correspondientes al módulo 1; se espera que cuenten con las herramientas conceptuales, procedimentales y actitudinales, que les permitan llevar a cabo la práctica de manera exitosa.

CONTENIDO DE LA GUÍA COMPETENCIAS 

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Reconoce a partir de reacciones químicas que se dan en la vida cotidiana la clasificación de estas de acuerdo con el tipo de transformación que se produzca. Escribe ecuaciones químicas a partir de los cambios químicos producidos teniendo en cuenta las reglas establecidas para representar correctamente las reacciones químicas. Nombra las sustancias y productos presentes en las ecuaciones sugeridas de acuerdo con las reglas IUPAC.

INTRODUCCIÓN Las reacciones químicas son procesos en los que unas sustancias llamadas reactivos se transforman en otras a las que se conoce como productos. Estos cambios ocurren a diario en la naturaleza y en ellos se rompen los enlaces que mantienen unidos los átomos, generándose una reacomodación y formación de nuevos enlaces. En la práctica a realizar se observarán estas clases de reacciones químicas de tal forma que el estudioso estará en capacidad de emplear los conocimientos aprendidos para predecir los productos de reacciones similares y escribir adecuadamente adecuadamente la respectiva ecuación. (Whitten, 2008)

PALABRAS CLAVE Reacción química, Ecuación química, Nomenclatura, Nomenclatura, Funciones inorgánicas


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MARCO CONCEPTUAL 1. REACCIONES Y ECUACIONES QUÍMICAS Una reacción química es un proceso en el que una o varias sustancias cambian para formar una o más sustancias nuevas llamadas productos (Chang, 2007). Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas, en las que se escriben todas las sustancias químicas que intervienen, de esta forma reactivos y productos se encuentran a lado y lado de una flecha que significa “produce”. Una ecuación química debe estar balanceada para que pueda cumplir la ley de la conservación de la masa y la energía; es por ello que acompañando a las fórmulas moleculares de los reactivos y productos se encuentran dos tipos de números: los coeficientes estequiométricos, que se anteponen a las fórmulas y que sirven para igualar la cantidad de átomos de cada especie y los subíndices que se colocan después de cada elemento en la fórmula y que sólo afectan al elemento que los precede, o a todos los elementos contenidos en un paréntesis, si es el caso; y los cuales se usan para balancear las cargas de los átomos en la molécula, de tal forma que ésta sea neutra. (Figura 1).

Figura 1: Representación de compuestos químicos. Las reacciones químicas se pueden clasificar de muchas formas, pero hay principalmente tres parámetros que permiten clasificarlas, estos son: la energía, el comportamiento químico y el re-arreglo de las moléculas o átomos en la reacción. Según la energía, las reacciones pueden ser clasificadas como endotérmicas, si estas necesitan energía de los alrededores para que se lleven a cabo, o como exotérmicas, si estas liberan energía al medio. Según el comportamiento químico de los reactivos o productos obtenidos en una reacción, éstas se pueden clasificar como reacciones ácido base, de precipitación y de óxido reducción. Finalmente, según el re-arreglo de los átomos o moléculas, las reacciones se pueden clasificar en reacciones de combustión , síntesis o combinación, descomposición, sustitución o desplazamiento doble y simple (Stains & Talanquer, 2008). Una misma reacción química puede pertenecer a más de una de éstas clasificaciones al mismo tiempo; por ejemplo, en la reacción de neutralización entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio se libera energía a los alrededores, por lo que esta reacción es exotérmica, pero si se clasifica según el comportamiento químico, esta reacción es de tipo ácido-base y según el re-arreglo que sufren los átomos, esta reacción sería de doble sustitución o desplazamiento porque se sustituye el hidrógeno del ácido clorhídrico por el sodio del hidróxido de sodio.

1.1 COMBUSTIÓN Muchos compuestos son inflamables y pueden arder cuando reaccionan con oxígeno, esta reacción es conocida como combustión. Una de las principales características de esta reacción es que de ella se obtiene mucha energía en forma de calor, aunque para que la reacción inicie a ésta se le debe aportar calor. Muchas de las reacciones de combustión suceden con compuestos que contienen C y H, o C, H y O. Los únicos


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productos que se obtienen de una reacción de combustión completa son CO 2 y H2O, por lo tanto cada una de las moléculas del compuesto produce un número de moléculas de CO 2 igual al número de átomos de C por molécula. El número de moléculas de O 2 necesarias por moléculas de compuesto es obtenido al balancear la ecuación química. En la figura 2 se muestra la reacción de combustión entre el hexano y el oxígeno (Kwantlen Polytechnic University, 2012).

Figura 2: Reacción de combustión. 1.2 SÍNTESIS O COMBINACIÓN Es aquella donde dos o más sustancias se unen para formar un solo producto. En la figura 3 se muestra un ejemplo clásico de este tipo de reacción, el cual corresponde a la formación del hidróxido de calcio comúnmente llamada cal apagada a partir del óxido de calcio y agua.

Figura 3: Reacción de síntesis. 1.3 DESCOMPOSICIÓN Las reacciones de descomposición son muy frecuentes en química y se pueden presentar como el proceso opuesto de una reacción de síntesis o de combinación. Generalmente se efectúan en presencia de calor (descomposición térmica) o por acción de otro tipo de energía. En este tipo de reacción, la sustancia se descompone en dos o más fracciones, elementos o moléculas. Un ejemplo de esta reacción es la descomposición térmica del clorato de potasio en cloruro de potasio y oxígeno (formación de un elemento y un compuesto). Esta reacción se muestra en la figura 4.

Figura 4: Reacción de descomposición.


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1.4 SUSTITUCIÓN O DESPLAZAMIENTO SIMPLE Las reacciones de desplazamiento son reacciones en las cuales los átomos de un elemento reemplazan a átomos de otro elemento en un compuesto, todas las reacciones de desplazamiento simple son reacciones de óxido reducción, pues los elementos que están en un estado de oxidación cero se hacen iones como se puede observar en la figura 5, por lo que hay un transporte de electrones entre los átomos que intervienen en la reacción.

Figura 5: Reacción de desplazamiento simple. 1.5 SUSTITUCIÓN O DESPLAZAMIENTO DOBLE Las reacciones de doble desplazamiento ocurren cuando dos compuestos intercambian sus sustituyentes para formar dos nuevos compuestos tal como se puede observar en la figura 6 (Whitten, 2008). Las reacciones de precipitación y ácido base son todas reacciones de desplazamiento doble.

Figura 6: Reacción de desplazamiento doble. PREPARACIÓN DE LA PRACTICA Es importante que antes de realizar esta práctica sea consciente de haber efectuado cada uno de los siguientes aspectos:   

Lectura completa de la guía. Lectura y análisis de los elementos conceptuales del módulo uno a través de sus PDF. Observación de la video clase correspondiente a este módulo.

Consulta Previa Pre – Informe 1.Para el desarrollo del pre informe complete las siguientes preguntas: a) ¿Qué es una reacción química?


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b) ¿Qué es un catalizador para una reacción química? c) ¿Cómo se clasifican las reacciones químicas? d) Sugiera tres reacciones químicas que se produzcan en un proceso minero, indicando el tipo de reacción y escribiendo la ecuación correspondiente.

2. Complete el siguiente mapa conceptual con las palabras que a continuación se sugieren: Energía, Exotérmica, Necesita calor de los alrededores, Combustión, Síntesis, Descomposición, Desplazamiento simple, Desplazamiento doble, Re-arreglo de los átomos o moléculas, Ácido-base, Oxido-reducción, Precipitación, Transferencia de electrones, Precipitación, Necesita calor de los alrededores.

3. Analice la correspondencia de los siguientes reactivos y productos únalos con una flecha, organícelos correctamente y escriba las reacciones completas en el espacio para cada caso. Clasifíquela de acuerdo con el re-arreglo de átomos, tenga en cuenta el siguiente ejemplo:

Reactivos

Productos

2HCl + Mg

2FeO

NaOH + HCl Fe(OH)2 + H2SO4 2Fe + O2 O2 + C 2HCl + Zn

ZnCl 2 + H2 CO2 FeSO4 + H2O MgCl2 + H2 NaCl + H 2O

Reacción química 2HCl + Mg

MgCl 2 + H2

Clasificación Reacción de Sustitución simple

METODOLOGIA A SEGUIR TIEMPOS PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA El tiempo proyectado para la práctica es de dos horas, sin embargo, el estudioso tendrá la oportunidad de desarrollarla en una semana con el fin de disponer de los elementos y materiales necesarios para su desarrollo, al cabo de este tiempo el estudioso deberá enviar las evidencias y el informe solicitado a través de este documento.


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OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA 

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Reconocer a partir de cambios químicos que se dan en la vida cotidiana la clasificación de reacciones químicas comunes de acuerdo con el tipo de transformación que se produzca. Escribir ecuaciones químicas a partir de los cambios químicos producidos teniendo en cuenta las reglas establecidas para representar correctamente las reacciones químicas. Identificar la aplicación de los diferentes tipos de reacciones químicas en los procesos mineros.

DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD Esta actividad práctica debe desarrollarse en tres etapas que se describen a continuación:

Etapa uno (Pre informe): El estudioso leerá el contenido de esta guía y desarrollará el pre informe de laboratorio, con el fin de tener algunos conceptos previos necesarios para llevar a cabo la parte experimental de una forma consiente, afianzando conceptos correspondientes a cambios físicos y químicos, reacciones químicas, nomenclatura y funciones químicas etc. En esta etapa también leerá y alistará todos los elementos necesarios para el desarrollo experimental.

Etapa dos (Parte experimental): El estudioso debe realizar las combinaciones de sustancias solicitadas con el fin de realizar las reacciones químicas evidenciadas en el procedimiento que le permitirán interactuar con el concepto y obtener los resultados para la elaboración del i nforme.

Etapa tres: La nota del informe de laboratorio depende de entregar un documento en formato Word o en PDF y se exigirá el uso de un editor de ecuaciones para recibir su actividad, que contenga como mínimo:          

Portada Resumen Objetivos Materiales (dibujados o imágenes), Marco teórico (resumiendo la temática abordada), Metodología Descripción y tabulación de resultados Análisis de datos Conclusiones Bibliografía

MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR (Indicar las cantidades) Materiales Cantidad Vasos desechables 7onz Bicarbonato de sodio Leche de magnesia Limaduras de hierro Vinagre Aspirina Huevo Sal común

10 5g 10mL 1g 10mL 1 1 10g


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PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES Y EQUIPOS. CONSULTA DE EQUIPO ESPECIALIZADO.     

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Emplee un lugar de trabajo limpio, seco y organizado. Lavar cuidadosamente los elementos al empezar y al finalizar su experimento. Usar elementos de protección (guantes, gafas y tapabocas). Nunca realice actividades alternas mientras desarrolla su experimento. Emplee una cuchara diferente cada vez que vaya a realizar una adición de sustancia en los vasos desechables. Mida las cantidades con la jeringa esta debe emplearse sin aguja. Agite en cada caso con la cuchara que empleo en la adición.

PROCEDIMIENTO A UTILIZAR

CRITERIOS DE EVALUACIÓN Las fechas están fijadas en la carpeta Guía didáctica, en “plan de formación y cronograma de actividades”. El desarrollo de la actividad tiene un valor porcentual del 25% de la nota final de la asignatura. Para su evaluación se considerará una escala de 0 a 5, y los siguientes criterios: Entrega de Pre-informe (10%). Formula dos objetivos en función de la lectura del procedimiento y de las preguntas de análisis de datos (5%). Presenta los materiales o recursos tecnológicos necesarios en el desarrollo de laboratorio (5%). Reflexiona y propone un marco teórico corto, sobre la temática abordada en el laboratorio (valoraciones, reacciones de neutralización etc.), se hace claridad que cualquier copia textual hará que la primera parte del documento no sea válida. Esta parte se revisará con el programa de anti plagió Turnitin (10%). Los datos tomados son correctos y están organizados en tablas, lo que permite relacionar las variables y generar un análisis significativo de los datos, conllevando a unos resultados óptimos (30%). Presentación de al menos 2 ejemplos donde se aplique el tema abordado en la industria de alimentos (10%). Construye un texto con óptima coherencia y cohesión, donde responde a los objetivos planteados para el desarrollo del laboratorio (Conclusión) (30%).  

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GLOSARIO Agitar: Mover una cosa repetidamente hacia un lado y otro con fuerza y rapidez. Adicionar: Añadir sustancias. Indicador: Sustancia que permite observar un cambio aparente de color.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS RECOMENDADAS – Normas APA Chang, R. (2013). Química. McGraw Hill. México. Recuperado de: McGraw-Hill Interamericana biblioteca virtual. Kwantlen Polytechnic University. (2012). Classification of Reactions. Recuperado el 24 de junio de 2013 de: HYPERLINK "http://www.kwantlen.ca/__shared/assets/classreactions1073.pdf" http://www.kwantlen.ca/__shared/assets/classreactions1073.pdf ADDIN Mendeley Bibliography CSL_BIBLIOGRAPHY Stains, M., & Talanquer, V. (2008). Classification of chemical reactions: Stages of expertise. Journal of Research in Science Teaching, 45(7), 771–793. doi:10.1002/tea.20221 Whitten, K. W. (2008). Química. México: Cengage Learning Ediciones, S.A. de C.V.

ELABORÓ (Personas que elaboraron la guía)

REVISÓ (Director de Programa o Área)

APROBÓ (Laboratorios)

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INFORME DE LABORATORIO (Para elaborar por el Estudiante)

ESTUDIANTES:   

ASIGNATURA Y GRUPO DE LA ASIGNATURA Grupo de Practica NOTA:

PROGRAMA RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Resultados Incluir tablas, diagramas en la que los estudiantes puedan ir consignando los datos y observaciones obtenidos en la práctica.

Análisis de Resultados Este espacio es la oportunidad para enfocar el o los significados que puedan como grupo o individuo tener. Deben centrase en los resultados que esperaban, y como base a esto analizar cuales obtuvieron. Es significativo sustentar desde los procesos y los elementos teóricos que paso en el laboratorio, no pierdan de vistas los objetivos del laboratorio.

CUESTIONARIO Establezca todas las ecuaciones de las reacciones que se observan a través de cada una de las experiencias. ¿Cuál de las anteriores reacciones podría catalogarse como una reacción de descomposición y por qué? ¿Cuál de las anteriores reacciones podría catalogarse como una reacción de sustitución doble y por qué? ¿Qué es un catalizador? ¿En cuál de las reacciones se empleó un catalizador? ¿Qué tipo de catalizador es? ¿Es posible hablar de procesos de catálisis homogénea y/o heterogénea? Explique. Mencione por lo menos cinco (5) ejemplos de reacciones químicas que se encuentren involucradas en procesos minero metalúrgicos, indicando de qué tipo son y acompañadas de la correspondiente ecuación de reacción.

CAUSAS DE ERROR Y ACCIONES PARA OBTENER MEJORES RESULTADOS: El estudioso formulara las posibles causas de error comparando sus resultados experimentales con los teóricos.

CONCLUSIONES El estudioso realizara una serie enunciados que respondan a los objetivos, basados en el desarrollo de la práctica.

APLICACIÓN PROFESIONAL DE LA PRÁCTICA REALIZADA El estudioso mencionará algunas aplicaciones a su profesión de las temáticas abordadas en la práctica.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS consulta propia – Normas APA La lista de referencia debe incluir todos los autores, instituciones y demás fuentes citadas durante la presentación del documento y debe denominarse referencias bibliográficas. Estas deben presentarse en orden alfabético de acuerdo al apellido del (los) autor(es), espacio 1.5 y con sangría francesa a partir de la segunda línea.


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