trabajos experimentales de quimica general

7/23/2019 Trabajos Experimentales de Quimica General

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EdicionesUniversidad

Catlica

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rcticasdeQumicaGe

neral

TRABAJOSEXPERIMENTALESde Qumica General

14Diana Abril MilnTeresa Corvaln Gajardo

Luis Mio Gonzlez


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TEXTO DE APOYO A LA DOCENCIA14

Casilla 617 - Talca - CHILE

REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL N 174998ISBN:978-956-7576-34-0

PRIMERA EDICINTalca, Noviembre de 2008

Diseo Portada y Diagramacin:Susana Vergara Novoa.

Correccin de Estilo:Claudio Godoy Arenas

Impresin:

Impreso en Chile - Printed in Chile

TEXTOS DE APOYO A LA DOCENCIAEdiciones Universidad Catlica de Maule


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AL LECTOR ______________________________________________ pg. 5

RECOMENDACIONES GENERALES _________________________ pg. 7

PRCTICAS DE LABORATORIO

Prctica de laboratorio N 1 _________________________________ pg. 11

Material de laboratorio y su uso

Prctica de laboratorio N 2 _________________________________ pg. 33Estructura atmica y enlace qumico

Prctica de laboratorio N 3 _________________________________ pg. 45Reacciones qumicas

Prctica de laboratorio N 4 _________________________________ pg. 59Determinacin de la masa molar del magnesio

Prctica de laboratorio N 5 _________________________________ pg. 69Preparacin de soluciones y propiedades coligativas

Prctica de laboratorio N 6 _________________________________ pg. 83Anlisis volumtrico

Prctica de laboratorio N 7 _________________________________ pg. 97Equilibrio qumico

Prctica de laboratorio N 8 _________________________________ pg. 109Equilibrio inico

Prctica de laboratorio N 9 _________________________________ pg. 137Hidrlisis

BIBLIOGRAFA __________________________________________ pg. 147

ANEXOS _______________________________________________ pg. 149

NDICE


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AL LECTOR

La alquimia, conocida como el principal antecesor de la qumica, fue creadacuando numerosos investigadores se interesaron en el oro y tratarondesesperadamente de encontrar una sustancia que fuera capaz de trasformarcualquier metal en este elemento. La acumulacin de experiencias alqumicasjug un papel vital en el futuro establecimiento de la qumica.

Las primeras experiencias del hombre como qumico se dieron con lautilizacin del fuego en la transformacin de la materia; la obtencin dehierro a partir del mineral y la de vidrio a partir de arena. Poco a poco elhombre comprendi que otras sustancias tambin tienen este poder detransformacin y as se adentr mucho ms en el estudio de las reaccionesqumicas y otros fenmenos propios de este campo.

En su sentido ms amplio, la qumica estudia las diversas sustancias queexisten en nuestro planeta como tambin las reacciones que las transformanen otras sustancias. Asimismo, la qumica estudia la estructura de las

sustancias a nivel molecular y atmico as como las propiedades de la materia,siendo transversal a otras ciencias, como es el caso de las ciencias de lasalud, agrarias, o de la ingeniera. Dichos estudios, se llevan a cabo siguiendode manera atenta cada uno de los pasos del mtodo cientfico, es decir,teniendo en cuenta la observacin, cuantificacin y sobre todo laexperimentacin.

A nivel universitario, alumnos de diversas carreras tienen incluida laasignatura de qumica general, en sus mallas curriculares, asignatura queconsta, de clases tericas, y prcticas de laboratorio. Con la intencin deestandarizar, homologar y guiar estas prcticas de laboratorio, hemos

realizado este texto que consiste en una seleccin de prcticas de laboratorioque abarca los principales temas de la qumica general, cuyo objetivo principal


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es introducir al estudiante que inicia sus pasos en la qumica, en el mundo delos experimentos y su relacin con las principales teoras qumicas. Paracumplir con tal objetivo se presentan nueve prcticas de laboratorio, con susrespectivos fundamentos tericos, que van estrechamente relacionados conlos conocimientos que el estudiante va adquiriendo a travs de las clases, loque le ayuda no slo a profundizar en la materia, sino tambin a visualizar ycomprender los fenmenos qumicos. Asimismo, hemos incluido en el textoun punteo de los principales resultados y conclusiones que el alumno debeincluir en los informes correspondientes a cada prctica, ms ejercicios deautoaprendizaje, con sus respectivas respuestas, que contribuyen con la

autoevaluacin del estudiante.

Esperamos, sinceramente, haber dado un paso ms en esta ardua y hermosatarea de difusin del conocimiento generado en torno a una disciplinacientfica de larga tradicin y especial relevancia en el mbito de las cienciasen nuestro pas.

Los autores.


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RECOMENDACIONESGENERALES

Los trabajos experimentales de la qumica requieren de una total concentraciny disciplina. De acuerdo con la rigurosidad con la cual los alumnos lleven acabo cada experiencia, ser el xito o fracaso de stas, por eso es necesarioconocer las normas de seguridad para el trabajo en un laboratorio de qumica,

as como algunas condiciones generales que se tendrn presentes a la horade desarrollar los prcticos aqu descritos.

Normas de seguridad en el laboratorio

El laboratorio de qumica es el lugar donde se comprueba la validez de losprincipios qumicos. Es fundamental para ello, contar con el materialadecuado y realizar anlisis qumicos confiables. Este ltimo aspecto implica,entre otras cosas, conocer las caractersticas de los reactivos utilizados en elexperimento.

Un laboratorio de qumica no es un sitio peligroso si el experimentador esprudente y sigue todas las instrucciones con el mayor cuidado posible.

Es importante no tratar de realizar experimentos sin tener la aprobacin ysupervisin del instructor, pues la mayora de las sustancias con que setrabaja en Qumica en el Laboratorio son txicas o corrosivas.

Muchas sustancias adems producen vapores nocivos para la salud o sonexplosivas. Esta informacin se puede conocer a partir de la etiqueta queacompaa al recipiente que contiene a la sustancia. Es por ello fundamental

leer la etiqueta antes de utilizar el reactivo. En ocasiones, puede ser necesarioreconocer una sustancia por su olor. La manera adecuada de hacerlo consiste


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en ventilar, con la mano, hacia la nariz un poco del vapor de la sustancia yaspirar indirectamente (nunca inhalar directamente del recipiente).

En caso de heridas, quemaduras con llama o salpicaduras de sustanciascusticas, se debe acudir inmediatamente con el profesor y, si el caso lo amerita,se debe consultar al mdico.

Se debe tener cuidado con los bordes agudos del material de vidrio, si sedetectan algunos, se debern redondear con la flama del mechero o con unalima.

Se recomienda el uso de bata cuando se trabaje en el laboratorio.

Debido a la alta peligrosidad de los reactivos, est prohibido estrictamenteintroducir alimentos al laboratorio.

Nunca se debe calentar un recipiente totalmente cerrado, el aumento de lapresin en el interior del recipiente, puede ocasionar una explosin. Asimismo,la boca del recipiente debe quedar siempre en direccin contraria al alumnoy a los dems observadores.

Es importante contar con un cuaderno de notas de laboratorio, con elprocedimiento experimental y las tablas o cuadros correspondientes, para elregistro de los resultados y las observaciones.

Cuando la sesin experimental haya finalizado, el alumno deber limpiar sulugar de trabajo y se deber cerciorar de que las llaves del gas y del aguaqueden cerradas.

Antes de salir del laboratorio, el alumno deber lavarse las manos.


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Con Respecto a las Prcticas

Para una mejor comprensin del alumno, se muestra a continuacin un punteocon algunas consideraciones que deber tener presente al enfrentarse a unaprctica de laboratorio.

- Revisar previamente los antecedentes conceptuales y la gua de trabajoexperimental correspondiente a la sesin que se va a desarrollar. En especiales importante buscar informacin sobre los riesgos que presentan losproductos qumicos que se van a emplear, los cuidados a tener para su manejo

y para la disposicin de desechos.

- Al ingreso se aplicar una prueba de entrada que considerar tanto losaspectos conceptuales del prctico a realizar como metodolgicos y resultadosesperados. Dicha prueba puede ser reemplazada por una prueba de salida altrmino del prctico, quedando esto a criterio del profesor.

- Revisar el estado de la mesa de trabajo, del material y de los equipos recibidosy reportar cualquier falla o irregularidad al responsable del laboratorio. Elmaterial se debe lavar antes de ser usado.

- Tomar slo las cantidades de reactivos necesarios para el trabajoexperimental, y colocarlas en material de vidrio limpio y seco.

- Etiquetar y rotular todos los recipientes donde coloque reactivos, productosy residuos.

- Seguir las medidas de seguridad necesarias para prevenir accidentes conlos equipos, materiales y reactivos que se van a utilizar en la sesin de trabajo.Esto incluye a los bancos de trabajo; estos deben permanecer colocados bajolas mesas, junto a stas o junto a las paredes, para evitar tropezar con ellosy derramar algn producto sobre otra persona, quebrar algn recipiente devidrio que puede ocasionar cortaduras y situaciones similares.


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- Los dems objetos personales o aquellos que no se usarn deben guardarseo colocarse lejos del rea de trabajo.

- No ingerir alimentos ni bebidas en el interior del laboratorio.

- No fumar en el interior del laboratorio. Todas las fuentes de fuego o calordeben estar controladas.

- No recibir visitas durante la sesin de laboratorio para evitar lasdistracciones y posibles accidentes. Informar al profesor responsable cuando

le sea necesario salir del laboratorio durante la sesin y reportarse alreincorporarse.

- Utilizar delantal que cubra al menos hasta las rodillas y que sea de mangaslargas y angostas. El delantal debe ser preferentemente de algodn, ya que encaso de accidente, otros tejidos (como los sintticos) pueden adherirse a lapiel, aumentando el dao.

- En caso de que algn material sea deteriorado o quebrado durante laprctica, ya sea por descuido o por accidente, deber ser repuesto en lasiguiente visita al Laboratorio, ya sea por el alumno o por el equipo de trabajo.

- Todo grupo de trabajo debe presentar a la semana siguiente de realizado elprctico un informe que se ajuste a la pauta incluida en este libro. La nopresentacin del mismo conllevar a la calificacin mnima. El atraso en laentrega del informe ser penalizado en la calificacin del mismo.


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PRCTICA 1

Material de laboratorio y su uso

1.1 OBJETIVO

Conocer y nombrar correctamente, ayudados por el dibujo, el material mas

comnmente utilizado en un laboratorio de Qumica.

1.2 FUNDAMENTO TERICO

La mayor parte de los materiales empleados en un laboratorio de qumicason de vidrio; esto se debe a sus caractersticas ventajosas, como fcil limpieza,transparencia, inercia qumica, capacidad para soportar elevadastemperaturas, as como cambios bruscos de sta. El inconveniente de estetipo de material es su fragilidad, lo que exige un esmerado cuidado en sumanejo.

El conjunto del material de laboratorio puede clasificarse en los siguientesgrupos:

I.2.1 Material de laboratorio para medicin de volmenes.

La unidad bsica de volumen es el metro cbico, m3. Dada la pequeaenvergadura de las operaciones que se realizan en el laboratorio, losvolmenes se miden, generalmente, en cm3. Otra unidad de volumen muyutilizada es el litro, L. La conversin de unidades es la siguiente:

1m3= 1000 L

1L = 1000 mL1ml = 1 cm3


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a. ProbetaLas probetas se usan para medir volmenes con una precisin aproximadade 1%, o sea, no para fines cuantitativos.

Cuando un lquido est contenido en una probeta, la superficie del mismo noaparece de forma horizontal, sino que, debido a la accin de la gravedad, porun lado, y al rozamiento del lquido con las paredes del recipiente, por otro,forma una superficie cncava o convexa, cuya curvatura ser tanto mscerrada cuanto menor sea el dimetro del recipiente. A esta curva se le da elnombre demenisco cncavoomenisco convexo.

Para leer correctamente el volumen en una probeta, el ojo del observadordebe estar a la altura de la base del menisco formado por el lquido, y el valordeterminado por la escala de la probeta y la base del menisco, ser el valor denuestra medicin.

La lnea entrecortada representa a la tangente, que debe tenerse en cuentapara enrasar.

Figura 2. Tipos de meniscos. A: Menisco cncavo, B: Menisco convexo.

Figura 1. Materiales de laboratorio para medicin de volmenes.

Probeta Bureta Matraz aforado Pipeta Pipeta aforada


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b. BuretaUna bureta est graduada para medir cantidades variables de lquidos. Lasburetas, en general, tienen las marcas principales sealadas con nmerosque indican mililitros, y subdivisiones no numeradas que indican 0.1 mL.Estn provistas de una llave de tefln o esmerilada para controlar el flujo delquido.

La bureta se llena hasta el extremo superior por encima de la lnea degraduacin cero. El lquido sobrante se deja escurrir a travs de la punta de labureta para llenar el espacio situado en la parte inferior de la llave y hacer

que el nivel del lquido llegue hasta la lnea cero.

Las siguientes sugerencias le ayudarn a utilizar la bureta:

En orden a asegurar un flujo controlable de una disolucin de unabureta es esencial engrasar adecuadamente la llave slo si sta es devidrio (no cuando es de tefln). Al aplicar la grasa se debe procurar questa no se introduzca en el pequeo orificio de la llave.

Cuando la bureta est limpiay llena no deben aparecer burbujas de aireen las paredes interiores. Si una solucin no escurre suavemente o

permanecen pequeas gotas de disolucin en el interior de la superficie,la bureta no est limpia y no evacuar la cantidad de disolucin queindican sus marcas. Una bureta se limpia con una escobilla y unadisolucin de detergente caliente o con una disolucin especial. Luego seenjuaga con agua, y finalmente, con agua destilada para completar laoperacin de limpieza.

Despus de limpiar la bureta, en las paredes interiores permanece adheridauna cierta cantidad de agua, la disolucin se diluir y cambiar laconcentracin. Esto se evita enjuagando (endulzando) la buretarecientemente lavada con tres porciones sucesivas de la disolucin. La

bureta se inclina y se gira de tal forma que toda la superficie interior esten contacto con la disolucin utilizada para enjuagar.


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Si la disolucin no fluye suavemente por el extremo, es posible que elpaso est obstruido por un trozo pequeo de material slido o por unapequea parte de grasa en la llave. Las obstrucciones de este tipo puedeneliminarse con un tubo limpio o un alambre fino.

El uso de la bureta ser ms eficiente si se maneja la llave con la manoizquierda y con la derecha se gira el matraz que contiene la solucintitulada.

Cuando se acaba de utilizar la bureta se deja limpia, sujeta al soporte con las

pinzas y en posicin invertida.

c. PipetasLas pipetas son instrumentos usados comnmente para verter un volumendefinido de lquido. Se fabrican de dos clases: pipetas aforadas y pipetasgraduadas.

Pipeta aforadaSon largos tubos de vidrio con un ensanchamiento en su parte central, cuyaparte inferior termina en forma aguda y con un orificio estrecho. Hacia la partesuperior y por encima del ensanchamiento central se encuentra la marca, oaforo, que indica el nivel que tiene que alcanzar el lquido para que al vaciar lapipeta salga el volumen exacto de igual capacidad asignada a la misma. Lacapacidad ms usual de las pipetas aforadas es de 1 a 50 mL.

Pipeta graduadaSon largos tubos de vidrio graduado y sirven para medir con exactitudcantidades variables de lquido.

Para utilizar las pipetas, una vez perfectamente limpias y lavadas con aguadestilada, se dejan escurrir. Estando la pipeta perfectamente seca, en su parteexterior, se toma una pequea porcin de la disolucin que se va a medir, seenjuaga con ella el interior de la pipeta y se expulsa. Se repite esta operacin

dos o tres veces. Entonces se llena la pipeta, que se introduce slo lo suficientepara que no se quede su extremo inferior al descubierto.


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Para medir el volumen del lquido se mantiene la pipeta, ya separada de ladisolucin, de manera que el menisco quede en lnea horizontal con el ojo deloperador y entonces, despus de secar con un pequeo trozo de papel defiltro gotas adheridas exteriormente y una vez enrasada, se introduce elextremo de la pipeta dentro del recipiente donde se va a verter el lquido y sedeja escurrir sta manteniendo la pipeta en posicin vertical y apoyando lapunta de manera que forme ngulo con la pared del recipiente.

Ningn reactivo se tomar con la pipeta absorbiendo directamente con laboca; se emplearn aspirapipetas, peritas o jeringas de plstico adaptadasadecuadamente a las pipetas.

Las pipetas nunca se deben sacudir y mucho menos soplar para que salganlas ltimas porciones de lquido que quedan en la punta; el aforo de la mismaest hecho teniendo en cuenta esta pequea cantidad de lquido.

d. Matraz volumtrico o aforadoLos matraces aforados llevan una marca en la superficie de su cuello queindica el volumen de lquido contenido. Para realizar correctamente unamedida , la parte inferior del menisco debe coincidir con esta seal.

Se utilizan para preparar disoluciones de una concentracin determinada.

Nunca se puede calentar un matraz aforado ya que el aforo est calibradoa temperatura ambiente y se incurrira en un error en la medida.

1.2.2 Otros materiales de vidrio

Para la realizacin de operaciones bsicas tales como filtracin, destilacin,desecacin, etc., se utiliza una gran variedad de material de vidrio.

VasoErlenmeyer Kitazato EmbudoanalticoRefrigerante

conserpentn


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Explicaremos algunos de los ms utilizados.

a. ErlenmeyerEl matraz o frasco de Erlenmeyeres uno de los materiales de vidrio msampliamente utilizados en laboratorios de qumica.

Consiste en un frasco cnico de vidrio de base ancha y cuello estrecho. Existende diversas capacidades y con algunas variaciones. Suelen incluir marcaspara saber aproximadamente el volumen contenido.

Fue creado en el ao 1861 por Richard August Carl Emil Erlenmeyer (1825-1909).

Gracias a la forma troncocnica del Erlenmeyer, se evita en gran medida laprdida del lquido por agitacin o por evaporacin. Al disponer de un cuelloestrecho es posible taparlo con un tapn esmerilado, o con algodn hidrfobo,lo cual lo hace un recipiente muy prctico.

Es empleado en lugar del clsico vaso de precipitados cuando contienen unmedio lquido que debe ser agitado constantemente (como en el caso de lastitulaciones) sin riesgo de que se derrame su contenido, o cuando se debetrabajar con reacciones qumicas violentas. Suele utilizarse para calentarsustancias a temperaturas altas aunque no vigorosamente; la segunda tareasuele dejrsele al baln de destilacin.

VarillaEmbudo dedecantacin Vidrio reloj MatrzBalones

Figura 3.Materiales de vidrio ms comunes en el laboratorio.


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b. Vaso de precipitadoUn vaso de precipitado es un simple contenedor de lquidos, usado muycomnmente en el laboratorio. Tiene forma cilndrica con un fondo plano; sele encuentra de varias capacidades, desde 1 mL hasta de varios litros.Normalmente son de vidrio (Pirex en su mayora) o de plstico. Aqulloscuyoobjetivo es contener cidos o qumicos corrosivos tienen componentesde tefln u otros materiales resistentes a la corrosin.

Suelen estar graduados, pero esta graduacin es inexacta por la mismanaturaleza del artefacto; su forma regular facilita que pequeas variaciones

en la temperatura o incluso en el vertido pasen desapercibidas en lagraduacin. Es recomendable no utilizarlo para medir volmenes desustancias, ya que es un material que se somete a cambios bruscos detemperatura, lo que lo descalibra y en consecuencia nos entrega una medidaerrnea de la sustancia.

Como su graduacin es inexacta es comnmente usado para transportarlquidos hacia otro recipiente, como a una probeta o a un tubo de ensayo, porun embudo. Son resistentes a los cambios bruscos de temperatura. Tienenmltiples usos en el laboratorio: calentar, disolver, etc.

c. Kitazato

Un kitazatoes un matraz comprendido dentro delmaterial de vidrio de un laboratorio de qumica. Podradefinirse como un matraz de Erlenmeyer con unatubuladura lateral.

Su uso ms difundido es en la filtracin a vaco, segnla siguiente figura.

Figura 4.Montaje de aparato de destilacin al vaco.


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d. Vidrio RelojUn vidrio de relojes una lmina de vidrio de forma cncava-convexa, til,entre otras aplicaciones, para pesar slidos, o bien recogerlos hmedos ypesarlos despus de haber llevado a cabo la filtracin. Tambin es utilizadoen la separacin magntica.

1.3 Otros materiales de laboratorio

Adems del vidrio, en el laboratorio se emplean utensilios fabricados conmateriales tales como porcelana, madera, hierro y plstico.

1.4 Limpieza del material de vidrio

La limpieza del material de vidrio es necesaria para evitar la contaminacinde reactivos y disoluciones. Una vez utilizado dicho material debe limpiarse;si no es posible hacerlo en el momento, debe colocarse en un recipientedestinado a material sucio, que contenga agua y jabn neutro. Para la perfectalimpieza de recipientes de vidrio tales como tubos de ensayo, matraces,

buretas, etc., es muy til el uso de escobillas diseadas para tal fin. Si elmaterial de vidrio contiene reactivo ya seco, ha de limpiarse con mezcla

TrpodeSoporte Tringulo PinzasRegillaamantada

TenazasNuezCpsula deporcelana MecheroBunsenEmbudoBuchner


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sulfocrmica. sta se prepara de la siguiente forma: en un vaso de precipitadosde 250 mL se ponen 20 g de dicromato potsico, con 50 mL de agua; despus,se aade cido sulfrico concentrado hasta un volumen de aproximadamente100 mL. Cuando el material est ya limpio se aclara con abundante agua delgrifo y posteriormente con un poco de agua destilada. A continuacin sedeja secar en posicin invertida; como norma general se enjuaga el materialcon la disolucin que va a contener posteriormente.

1.5 Instrumentos

a.BalanzaEn el trabajo cientfico a menudo se estudian las propiedades y transformacionesde la materia, entendindose por materia todo aquello que ocupa espacio y poseemasa. Al respecto, es til recordar la diferencia existente entre la masa y el pesode una sustancia.

La masa de una sustancia es una medida de la cantidad de materia quecontiene, mientras que el peso de una sustancia es la fuerza de atraccin queejerce la tierra sobre ella. Por lo tanto, peso y masa se relacionan por laecuacin:

Peso = masa gravedad

Como en la superficie terrestre la gravedad vara ligeramente de un lugar aotro, es ms conveniente expresar la cantidad de materia presente en unasustancia en trminos de su masa.

La determinacin de la masa, operacin que se denomina pesada, se realizapor comparacin de pesos de dos objetos, uno de masa conocida y otro demasa que se desea conocer. El instrumento utilizado para pesar es labalanza.

Existen diferentes tipos de balanzas y la eleccin de una u otra debe hacerseteniendo en cuenta la cantidad a pesar y la precisin que se requiere en el

resultado.


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Cuado se necesita pesar una cantidad considerable de sustancia, o cuandono se requiere de mayor precisin en el resultado, se utiliza una balanzagranataria. Estas balanzas pueden ser mecnicas o elctricas y entreganincertezas de hasta 102- g. Su valor comercial vara entre US$ 250 y 450.

Cuando se realiza un anlisis cuantitativo, en el que se requiere conocer congran precisin la masa de una sustancia, se utiliza una balanza de precisino analtica, que entrega de hasta 10-4 10-5g.

Estas balanzas son instrumentos delicados y deben instalarse en lugaresprotegidos de la humedad, cambios de temperatura y vibraciones. Al

manipular una balanza analtica se deben seguir rigurosamente lasinstrucciones dadas por el profesor, o las que se indiquen en el catlogocorrespondiente. El valor comercial de las balanzas analticas flucta entreUS $ 3.000 y 8.000.

Figura 6.Balanza granataria.

Figura 7.Algunos modelos de Balanzas analticas.


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Precauciones generales para el uso de una balanza:- Se deben mantener en un lugar limpio y seco.- No se deben pesar sustancias o elementos que no se encuentren a temperaturaambiente.- Las sustancias se deben pesar en recipientes adecuados y no directamentesobre los platillos.- Al finalizar la operacin de pesada, se debe frenar la balanza, retirar losobjetos del platillo y luego se debe volver a 0. La balanza debe quedar apagaday los platillos deben quedar limpios.- La utilizacin de la balanza analtica debe hacerse bajo la supervisin del profesor.

b. pH MetrosSe utilizan para medir en forma exacta el pH en lasdisoluciones. Cuando slo se desea estimar de formaaproximada el valor del pH, se emplean papelesindicadores.

c. Calefactor y agitadorPermiten calentar las soluciones a una temperaturadeterminada, y a la vez agitar dicha solucin, de formarpida y uniforme. Adicionalmente se coloca una piezametlica en el interior de la solucin, la cual gira deacuerdo a un imn que hay en el equipo.

d. Manto calefactorCalienta mediante una resistencia elctrica protegida yest provisto de un sistema para regulacin detemperatura. Se utiliza con balones de fondo redondo,para el calentamiento uniforme y/o prolongado de

productos inflamables.

Figura 8. pHmetro.

Figura 9.Calefactor y agitador.

Figura 10.Manto calefactor.


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e. Mecheros

Constituyen el mtodo de calefaccin ms comn para calentar compuestosque no son inflamables (disoluciones acuosas). El ms utilizado es el mecheroBunsen, que consta de una entrada de gas regulable directamente desde la

llave adosada a la caera. Este mechero posee una chimenea para la entradade aire con un orificio en la base. La cantidad de aire a mezclar con el gas seregula girando el anillo metlico que cubre el orificio. Funciona correctamente

si el gas y el aire se mezclan en proporciones adecuadas.

Al cerrar totalmente el paso de aire se obtiene una llama reductora, que se

caracteriza por su color amarillo-anaranjado y la presencia de gran cantidadde gases a medio combustionar, como por ejemplo monxido de carbono CO.Al abrir el paso de aire, se logra una llama oxidante, que posee un conointerno de color azulado y sobre l un manto de llama azul-rojiza, de granpoder calorfico.

Para la combustin total del gas de caera se necesitan 6 volmenes de aire,de los cuales 2,5 volmenes entran por la base de la chimenea, mientras elresto lo toma al salir de la chimenea.

Al encender el mechero, por lo tanto, se debe dejar salir todo el aire de la chimenea(cerrando el paso), para evitar que el gas combustiones dentro de ella. Cuando sucedeesto ltimo, se dice que el mechero se ha calado. Este fenmeno produce un ruido

intenso, un calentamiento de la chimenea y un olor desagradable, debido a lacombustin incompleta del gas, el mechero se debe apagar y volver a encender en

forma correcta.

1.6 Material metlico auxiliar

Generalmente para el montaje de cualquier reaccin qumica son

indispensables los materiales metlicos, tales como:


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- Soporte Universal- Anilla, argolla o aro- Pinzas- Nuez- Trpode- Rejilla de asbesto

1.7Anlisis e informe de resultados numricos

La qumica es, en gran parte, una ciencia experimental y est relacionada

con variables que se pueden medir. Los resultados que se obtienen en lasmediciones, generalmente se emplean para el clculo de otras cantidadesrelacionadas. As, cuando se habla de medicin, se puede estar haciendoreferencia a propiedades que se determinan directamente, o por mtodosindirectos.

Como medidas directas existen, por ejemplo: la temperatura, que se mide conel termmetro, la masa, que se mide con la balanza y el volumen que se midecon la pipeta, el matraz aforado, la bureta, o la probeta.

A partir de este tipo de datos, se calculan otras cantidades, como por ejemplo,

la densidad = masa/volumen. Por lo tanto, es necesario conocer los mtodospara el adecuado manejo de valores numricos, lo que permite expresarcorrectamente un resultado.

1.7.1 Notacin cientfica

En el trabajo cientfico es comn encontrarse con nmeros muy grandes odemasiado pequeos, por lo que para trabajar con este tipo de cantidades, seutiliza la notacin cientfica, segn la cual todos los nmeros se puedenexpresar como:

N.10n


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Donde N es un nmero entre 1 y 10 y n es un exponente entero, que puede serpositivo o negativo. Ejemplos:

Nmero Notacin cientfica800000 (8,0 105)240.268 (2,40268 102)0,0000628 (6,28 10-5)

1.8 Anlisis de cifras significativas

Se definen como cifras significativas (cs) los dgitos representativos de unacantidad medida o calculada. As, por ejemplo, cuando el resultado que seinforma de una operacin de pesada es 8,46 g, se est dando a entender quela medicin se hizo usando una balanza granataria. En cambio si el resultadoes 8,4601 g, se deduce que la medicin se hizo en una balanza de precisin,o analtica.

En el primer caso, el valor real flucta entre 8,45 g y 8,47 g, lo cual significaque la incerteza de la medicin es de 0,01 g, mientras que en el segundocaso, la incerteza es 0,0001g.

As, se considera como incierta la ltima cifra decimal de una cantidad, amenos que el instrumento con el que se efectu la medicin exprese otraincerteza. Por ejemplo, las incertezas de algunos materiales volumtricosson:

Material IncertezaProbeta de 250 mL 1 mLProbeta de 10 mL 0,1 mLBureta de 25 mL 0,01 mL

Los ejemplos anteriores permiten deducir la importancia de expresar unresultado con el nmero de cs adecuadas.


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Para determinar cuantas cs tiene un nmero, se deben considerar las reglassiguientes:

- Cualquier dgito diferente de cero, es significativo. Por ejemplo: 436 L,tiene 3 cs; 12,29 cm tiene cuatro cs, etc.

- Los ceros ubicados entre dgitos distintos de cero, son significativos. Porejemplo: 309 L tiene tres cs; 4,0018 tiene cinco cs; etc.

- Los ceros ubicados a la izquierda del primer dgito diferente de cero, no

son significativos, slo indican la ubicacin del punto decimal. Porejemplo: 0,06 m tiene cs; 0,000414 L tiene tres cs; etc.

Ntese que en estos casos resulta til la notacin cientfica, pues permiteevitar confusiones. Para los ejemplos dados, en el primer caso se tendra

6,010-2 m (una cs) y, en el segundo caso, 4,14 10-4 L (tres cs).

Si un nmero es mayor que 1, todos los ceros escritos a la derecha del puntodecimal, son significativos. Por ejemplo: 7,0 mL tiene dos cs; 30,042 L tienecinco cs; etc.

Si un nmero es menor que 1, slo los ceros que estn al final del nmero, oentre dgitos diferentes de cero, son significativos. Por ejemplo: 0,060 L tienedos cs; 0,20048 L tiene cinco cs; etc.

Para nmeros sin coma decimal, los ceros que estn despus del ltimo dgitodiferente de cero, pueden o no ser significativos. Por ejemplo: 4000 puedetener una, dos, tres, o cuatro cs.

No es posible conocer la cantidad correcta de cs, a no ser que se conozca laincerteza con que se determin es cantidad, para lo cual tambin es til lanotacin cientfica. As, ese nmero se expresar como 4,0 103, para una cs;

4,0 103 para dos cs; 4,00 103para tres cs, o bien, 4,000 103para cuatro cs,segn el instrumento que se haya utilizado para hacer la medicin.


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Para el manejo de cs, en los clculos, se deben considerar las reglas siguientes:

En la adicin y la sustraccin, el nmero de cs a la derecha de la comadecimal, est determinado por la medicin de mayor incerteza. Por ejemplo,se quiere conocer la masa total del contenido de una taza de caf, preparadade la siguiente manera:

Masa [g] Incerteza [g]Caf instantneo 5,2 0,1Azcar 2,26 0,1

Agua 350 1Masa total 357,46Se redondea a 357 1

El procedimiento para aproximar, o redondear, se representa a travs delejemplo siguiente:

Como resultado de una operacin se obtiene la cantidad de 8,5353 gSi el resultado se debe expresar con tres cs, se informa 8,54 g.Si el resultado se debe expresar con cuatro cs, se informa 8,535 g.

Es decir, antes de eliminar los dgitos sobrantes, se aproxima al dgito superiortodo nmero que est seguido por un dgito igual o mayor de cinco.

En la multiplicacin y la divisin, la incerteza del resultado la dar el ltimodgito de la cifra con mayor incerteza.

Por ejemplo:

3,5019 1,6 = 5,60304 se aproxima a 5,6

3,18 = 0,0148549 se aproxima a 0,0149 (o bien, 1,49 10-2)

214, 07


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En estos casos, es fundamental tener presente que los nmeros exactosobtenidos por definicin, o cuando se cuenta un nmero de objetos, seconsideran con un nmero infinito de cs. Por ejemplo:

Si un envase contiene 3,6 L de un lquido, para calcular el contenido de 6envases idnticos se har:

3,6 6 = 22,0 L

El resultado se expresa con dos cs, porque el nmero 6, en realidad, slo

indica el nmero de veces que se repite el nmero al que multiplica.

Si en la determinacin de la masa de un objeto se repiti tres veces la operacinde pesada, para calcular el valor promedio se har:

(0,1824 + 0,1816 + 0,1829) = 0,1823 g 3

El resultado se expresa con cuatro cs, porque el nmero 3, en realidad, sloindica las veces por las que debe dividirse la sumatoria.

En clculos de ms de una operacin, es aconsejable ir dejando una cifra enexceso del nmero estimado y luego redondear en la respuesta, segn laincerteza correcta.

En estos casos, el orden para hacer las operaciones es: primero las adicionesy sustracciones y luego las multiplicaciones y divisiones. Por ejemplo:

(40,856 3,58) 7,0901 = 37,276 7,0901 3,2504 + 0,0003 3,2507

264,290 = 83,3024 se redondea a: 83,30 3,2507


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1.9. Precisin y exactitud

Cuando se analizan mediciones y cs, es conveniente tener muy clara ladiferencia existente entre dos trminos muy usados en este mbito: precisiny exactitud.

La exactitud indica cun cerca est una medicin del valor realde unacantidad medida. Por lo tanto, dice relacin con el errorde una medicin.

La precisinindica cunto concuerdan dos o ms mediciones experimentales

realizadas en condiciones idnticas. Por lo tanto, dice relacin con la incerteza,la precisin, o la desviacin de los datos obtenidos.

En el esquema siguiente se representan distintas situaciones que permitenesclarecer la diferencia entre estos dos trminos, de manera que sean usadosy manejados en forma correcta.

a) Poca precisin y poca exactitudb) Poca precisin, pero buena exactitudc) Alta precisin y poca exactitud.d) Buena precisin y buena exactitud

Figura 11.Precisin y exactitud.

1.10 Rendimiento

El clculo de rendimiento, muy comn en qumica, no es ms que el clculo

de un porcentaje. Sin embargo, es importante distinguir entre el rendimientode una reaccin y el de un proceso que no involucra una reaccin qumica.


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Cuando se trata de una reaccin qumica, el rendimiento se refiere a lacantidad real de producto que se obtiene, con respecto a la que deberaobtenerse a partir de los valores estequiomtricos, deducidos de la ecuacinqumica balanceada.

Por ejemplo, si se mezclan 55,837 g de Fe y 32,066 g de S, segn la ecuacin:

S + Fe FeS

Tericamente, deberan obtenerse 87,903 g de FeS. Pero si en la prctica seobtienen 81,002 g de FeS, se dice que se obtuvo un rendimiento de 92,149 %.Es decir, en estos casos, el rendimiento se calcula segn:

% de rendimiento = %R = cantidad real obtenida 100

cantidad terica a obtener

Cuando se trata de un proceso, el rendimiento se refiere a la cantidad que selogra recuperar, con respecto a la cantidad con que se inici el proceso.

Por ejemplo, si 1,006 g de un slido se someten a un proceso de purificacin,como recristalizacin, y finalmente se obtienen 0,498 g de producto puro, sedice que se obtuvo un rendimiento de 49,5%. El rendimiento se calcula segn:

%R = cantidad obtenida cantidad inicial

En este caso, el rendimiento es interpretado como el % de pureza delcompuesto, despreciando las prdidas inherentes al proceso mismo depurificacin.


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Informe correspondiente a la Prctica N 1

Normas y equipamiento de seguridad en el laboratorio

1. Dibuje:a. Vaso de precipitadob. Matraz erlenmeyerc. Probetad. Pipeta volumtricae. Bureta

f. Balng. Condensador

1.1 Explique el uso de uno de ellos.

2. De los materiales de vidrio dibujados anteriormente, diga cules se usanpara medir volmenes exactos.

3. Explique las diferencias entre las balanzas granatarias y las balanzasanalticas.

4. Explique el uso de los siguientes equipos:

a. Rotaevaporadorb. Equipo de destilacinc. Baln

5. Realice las siguientes operaciones matemticas, y exprese el resultado conlas cifras significativas que corresponde.

a) 3,5019 1,6 =

b) 3,18 = 214,07

c) 264,290 = 3,2507


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Ejercicios de autoaprendizaje N 1

1. Indique la cantidad de cifras significativas que poseen cada una de lassiguientes cantidades:

a. 32.2356 gb. 208.3 gc. 7.30 gd. 0.0345 ge. 5630 g

f. 24 estudiantes

2. Calcule la densidad de un lquido en un cilindro graduado, si el volumenes de 38.4 cm y sabe que tiene 3 cifras, y la masa del lquido es de 33.79 gmedida con 4 cifras significativas. Exprese el resultado con el nmero decifras significativas adecuadas.

3. Calcule la siguiente suma: 30.47

23.2 menos exacto, menos lugares despus del punto + 5.455

4. Explique para cada una de las figuras siguientes, como se comportan losconceptos de exactitud y precisin:


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PRCTICA 2

Estructura atmica y enlace qumico

2.1 OBJETIVO

Aplicar los conceptos de estructura atmica y enlace qumico. Reconocer las

propiedades de los compuestos con sus diferentes tipos de enlaces.


2.2.1 Espectros de emisin de los tomos

Si la luz emitida por un slido o lquido incandescente se hace llegar a unespectroscopio se observar, en la placa fotogrfica, un espectro continuo, esdecir, una banda continua que contiene todos los colores como sicorrespondiera a un arco iris. Es decir, en este espectro luminoso estnpresentes todas las longitudes de onda correspondientes a los distintos

colores. Pero, si se coloca en la llama de un mechero una sal de un metal y seanaliza la luz que se emite por ella en un espectroscopio, al revelar la placafotogrfica se observar un conjunto de rayas, no la banda continua que seobserva en el caso del slido o lquido incandescente. Este espectro sedenomina espectro de rayas. En l slo hay algunas longitudes de onda queson tpicas del metal que formaba la sal y que constituyen, por as decirlo, lashuellas digitales del metal. Cada tomo tiene su espectro de emisin o derayas.

Los tomos tienen sus electrones alrededor del ncleo en el cual se encuentraconcentrada la carga elctrica positiva, o sea, los protones. Esta envoltura

electrnica (carga negativa) neutraliza al ncleo, y por ello el tomo eselctricamente neutro. Los electrones que forman esta envoltura del ncleo se


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pueden considerar distribuidos en la capa de valencia y en la corteza

electrnica. Como ya sabemos, los electrones de la capa de valencia sern los

que estn expuestos a las interacciones qumicas que darn origen a los

enlaces qumicos. Estos electrones de la capa de valencia se encuentran en

las regiones del espacio en torno al ncleo que se llaman orbitales atmicos,

los cuales se representan con las letras s, p, d, f. Dichos orbitales se encuentran

en los niveles o pisos que conformaran este edificio que llamamos tomo.

As se tiene entonces:

El nivel 1 s

El nivel 2 s, px, py, pzEl nivel 3 s, px, py, pz, d, d, d, d, d

El nivel 4 s, px, py, pz, d, d, d, d, d, f, f, f, f, f, f, f

El nivel 5 s, px, py,pz, d, d, d, d, d, f, f, f, f, f, f, f

La energa crece en el sentido que aumenta el valor de los nmeros. Si un

tomo se coloca en una fuente de energa (calor) se producirn saltos de

los electrones dentro de los niveles y por ende, de sus orbitales.

Uno de los importantes logros de la Teora Atmica de Bohr fue que permiti

explicar los espectros de rayas de los tomos. Segn Bohr, el electrn gira enrbitas circulares en torno al ncleo sin emitir ni absorber energa, siempre

que se cumpla con que el vector momento angular del electrn sea un mltiplo

entero de donde h es la constante de Planck. Pero, si un tomo absorbe

energa (como el caso de una sal en la llama de un mechero), entonces el

electrn ms alejado de la influencia del ncleo, que est en una rbita basal

o de energa mnima, es promovido a rbitas o niveles de energa ms altos o

estados excitados. El tiempo que permanece en la rbita excitada es muy

breve y cae nuevamente a la rbita que corresponde a su estado basal o de

energa mnima, junto con ello se emite luz de una longitud de onda definida.

As por ejemplo el electrn de la capa de valencia del sodio podr pasardesde 3s1a niveles de energa mayores, por ejemplo al nivel 4, pero all


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permanecer por un tiempo muy breve (10-8seg) y volver a su nivel bsico

en el cual estaba; Por ello los tomos tienen espectros de rayas. Volviendo alcaso de la sal que se introduce en la llama del mechero, sta tomar un colorcaracterstico, que permitir reconocer al elemento qumico.

Utilizando los espectros de emisin es posible saber qu tipo de elementoshay en otros planetas, pues como se dijo anteriormente, los espectros derayas son las huellas digitales de los tomos.

2.2.2 Enlace qumico

Un enlace qumico es la unin entre dos o ms tomos para formar unaentidad de orden superior, como una molcula o una estructura cristalina.Para formar un enlace dos reglas deben ser cumplidas: LaRegla del octetoyla Regla del dueto.

Regla del octeto

La tendencia de los tomos de los elementos del sistema peridico, es

completar sus ltimos niveles de energa con una cantidad de electrones tal

que adquiere una configuracin semejante a la de un gas noble, ubicados al

extremo derecho de la tabla peridica. Esta regla es aplicable para la creacinde enlaces entre los tomos.

En la figura se muestran los 4 electrones de valencia del Carbono, creando

dos enlaces covalentes, con los 6 electrones de valencia de cada uno de los

Oxgenos. La suma de los electrones de cada uno de los tomos es 8, llegando

al octeto.

Figura 12.Estructura de la molcula de CO2.


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Existen casos de molculas con tomos que no cumplen el octeto y son establesexterna. Ejemplos de esto son los compuestos PCl5y SF6.

Algunas molculas o iones sumamente reactivos tienen tomos con menosde ocho electrones en su capa externa. Un ejemplo es el trifluoruro de boro(BF3). En la molcula de BF3el tomo de boro central slo tiene 6 electrones asu alrededor.

Regla del dueto

As como los elementos electronegativos, cumplen la regla del octeto, paraalcanzar la configuracin de un gas noble, el Hidrgeno cumple la regla deldueto.

La regla del dueto consiste en que el H2, al combinarse con otro elemento, yasea en un enlace inico o un enlace covalente, lo hace para completar suorbital con 2 electrones.

2.2.3 Tipos de enlace

El enlace entre dos tomos nunca se corresponde exactamente con una de lassiguientes categoras. Sin embargo, son tiles para clasificar muchas de laspropiedades y reactividad qumica de una gran variedad de compuestos.

Enlace inico

Se denomina enlace inicoal enlace qumico de dos o ms tomos cuandoestos tienen una diferencia de electronegatividad de 1.67 o mayor. Este tipode enlace fue propuesto por W. Kossel en 1916. En una unin de dos tomospor enlace inico, un electrn abandona el tomo menos electronegativo ypasa a formar parte de la nube electrnica del ms electronegativo.

Figura 13.Enlace inico. Transferencia de electrones


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El cloruro de sodio (la sal comn) es un ejemplo de enlace inico: en l secombinan sodio y cloro, perdiendo el primero un electrn que es capturadopor el segundo:

NaCl Na+Cl-

De esta manera se forman dos iones de carga contraria: un catin (de cargapositiva) y un anin (de carga negativa). La diferencia entre las cargas de losiones provoca entonces una fuerza de interaccin electromagntica entre lostomos que los mantiene unidos. El enlace inico es la unin en la que loselementos involucrados aceptarn o perdern electrones.

Algunas caractersticas de los compuestos formados por este tipo de enlace

son:- Forman redes cristalinas separadas entre s.- Altos puntos de fusin.- Estn formados por metales y no metales.- Son solubles en disolventes polares.- Una vez fundidos o en solucin acuosa, s conducen la electricidad.- En estado slido no conducen la electricidad. Si utilizamos un bloque desal como parte de un circuito en lugar del cable, el circuito no funcionar.As tampoco funcionar una bombilla si utilizamos como parte de uncircuito un cubo de agua, pero si disolvemos sal en abundancia en dichocubo, la bombilla, del extrao circuito, se encender. Esto se debe a que los

iones disueltos de la sal son capaces de acudir al polo opuesto (a susigno) de la pila del circuito y por ello ste funciona

Figura 14.Cristal de Cloruro de sodio.


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Enlace covalente

Las reacciones entre dos tomos no metalesproducen enlaces covalentes.Este tipo de enlace se produce cuando la diferencia de electronegatividad noes suficientemente grande como para que se efecte transferencia de electrones,entonces los tomos comparten uno o ms pares electrnicos en un nuevotipo de orbital denominado orbital molecular.

A diferencia del enlace inico, en el que se produce la transferencia deelectrones de un tomo a otro, en el enlace qumicocovalente, los electrones

del enlace son compartidos por ambos tomos.

Si analizamos lo que ocurre durante la formacin del enlace en la molculade hidrgeno, vemos que, a medida que los tomos se aproximan entre s, sevan haciendo notar las fuerzas que atraen a cada electrn al ncleo del otrotomo, hasta que dichas fuerzas de atraccin se llegan a compensar con larepulsin que los electrones sienten entre s. En ese punto, la molculapresenta la configuracin ms estable.

Sin embargo, cuando los tomos son distintos, los electrones compartidos nosern atrados por igual, de modo que estos tendern a aproximarse hacia el

tomo ms electronegativo, es decir, aqul que tenga una mayor atraccinsobre los electrones. Este fenmeno se denominapolaridad(los tomos conmayor electronegatividad obtienen una polaridad ms negativa, acercandolos electrones compartidos hacia su ncleo), y este fenmeno, trae comoconsecuencia, un desplazamiento de las cargas dentro de la molcula.

Cuando la diferencia de electronegatividades es nula (dos tomos iguales),el enlace formado ser covalente apolar. No obstante, para diferencias deelectronegatividades mayores de 1,7 el enlace ser predominantemente decarcter inico, como sucede entre el oxgeno o flor con los elementos de losgrupos 1 y 2; sin embargo, cuando est entre 0 y 1,7 ser el carcter covalente

el que predomine, como es el caso del enlace C-H.


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Enlace metlico

Un enlace metlicoes un enlace qumico que mantiene unidos los tomos.

Es la Unin entre los cationes y los electrones de valencia de los metales entres. Estos tomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que

produce estructuras muy compactas. Se trata de redes tridimensionales que

adquieren la estructura tpica de empaquetamiento compacto de esferas. Eneste tipo de estructura cada tomo metlico est rodeado por otros doce

tomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Adems,

debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de

valencia son extrados de sus orbitales y tienen la capacidad de moverselibremente a travs del compuesto metlico, lo que otorga las propiedadeselctricas y trmicas de los metales. La vinculacin metlica es no polar,apenas hay (para los metales elementales puros) o muy poco (para lasaleaciones) diferencia de electronegatividad entre los tomos que participanen la interaccin de la vinculacin, y los electrones implicados en lo que es lainteraccin a travs de la estructura cristalina del metal. El enlace metlicoexplica muchas caractersticas fsicas de los metales, tales como fuerza,maleabilidad, ductilidad, conduccin del calor y de la electricidad, y lustre.

Figura 15.Enlace metlico

Caractersticas de los metales

Sus unidades estructurales son electrones y cationes, que pueden tener cargasde +1, +2 o +3. Los cristales metlicos estn formados por un conjunto


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ordenado de iones positivos, por ejemplo, Na+, Mg2+, Cu2+. Estos iones estnanclados en su posicin, como boyas en un mar mvil de electrones. Estoselectrones no estn sujetos a ningn in positivo concreto, sino que puedendeambular a travs del cristal. Esta estructura explica muchas de las

propiedadescaractersticas de los metales:

a) Conductividad elctrica elevada.La presencia de un gran nmero deelectrones mviles explica por qu los metales tienen conductividadeselctricas varios cientos de veces mayores que los no metales. La plata es elmejor conductor elctrico pero es demasiado caro para uso normal. El cobre,

con una conductividad cercana a la de la plata, es el metal utilizadohabitualmente para cables elctricos.

b) Buenos conductores del calor.El calor se transporta a travs de los metalespor las colisiones entre electrones, que se producen con mucha frecuencia.

c) Ductilidad y maleabilidad.La mayora de los metales son dctiles (capacesde ser estirados para obtener cables) y maleables (capaces de ser trabajadoscon martillos en lminas delgadas). En un metal, los electrones actan comoun pegamento flexible que mantiene los ncleos atmicos juntos, los cualespueden desplazarse unos sobre otros. Como consecuencia de ello, los cristalesmetlicos se pueden deformar sin romperse.

d) Insolubilidad en agua y en otros disolventes comunes.Ningn metal sedisuelve en agua; los electrones no pueden pasar a la disolucin y los cationesno pueden disolverse por ellos mismos.


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2.2.4 Caractersticas de los enlaces qumicos

Tabla 2.1. Algunas caractersticas de los enlaces qumicos.

CARACTERSTICAS

PARTCULASUNITARIAS

ESTADO FSICO

A TEMPERATURAAMBIENTE

PUNTO DEFUSIN

CONDUCTIVIDADELCTRICA

SLIDOFUNDIDOEN AGUA

SOLUBILIDAD

EJEMPLOS

ENLACEINICO

Iones positivos ynegativos

Slidos

Alto, entre 300 y1000 C

NingunaS, buenaS, buena

Solubles endisolventes polares

como el agua.

NaCl, CaCl2

ENLACECOVALENTE

Molculas

Slidos, lquidos y

gases

Bajo, muy variable

NingunaNingunaNinguna

Compuestos covalentesNO polares:

solubles en disolventes

no polares.

Compuestos covalentes

polares: solubles en

disolventes polares.

CH4, CO

2, H

2O, I

2

ENLACEMETLICO

Iones positivos yelectrones mviles

Todos slidos

excepto el Hg

Vara ampliamente

SS

No aplicable

Insolubles endisolventes no

polares.Algunosreaccionan con los

cidos y unospocos con agua.

Cu, Mg, Al, Fe


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2.3 PARTE EXPERIMENTAL

2.3.1 Coloracin de la llama de sales de cationes: Li+1, Na+1, K+1, Ca+2, Ba+2 y Cu+2.

Con ayuda de un alambre que se ha adosado al extremo de una varilla devidrio, tome una gota de solucin clorhdrica de las sales que se indican acontinuacin: sales de Litio, de sodio, de potasio, de calcio, de bario y decobre. Exponga cada una de ellas a la llama del mechero y observe el colorque aparece en cada caso.

2.3.2 Solubilidad de compuestos inicos y covalentes

1. Tome 3 tubos de ensayos limpios y secos y agrguele a cada uno 3 mL deagua.

Numere cada uno de los tubos con nmeros correlativos y aada:Tubo N 1: una punta de esptula de NaCl (s)Tubo N 2: una punta de esptula de sacarosa, C12H22O11 (s)Tubo N 3: 1 mL de tetracloruro de carbono, CCl4(l)

2. Nuevamente tome 3 tubos de ensayos, limpios y secos y agrguele a cadauno, 3 mL de cloroformo.

Numere cada uno de los tubos con nmeros correlativos y aada:Tubo N 4: una punta de esptula de NaCl (s)Tubo N 5: una punta de esptula de sacarosa, C12H22O11 (s)Tubo N 6: 1 mL de tetracloruro de carbono, CCl4(l)

3. Nuevamente tome 3 tubos de ensayos, limpios y secos y agrguele a cadauno, 3 mL de hexano.

Numere cada uno de los tubos con nmeros correlativos y aada:Tubo N 7: una punta de esptula de NaCl (s)Tubo N 8: una punta de esptula de sacarosa, C12H22O11 (s)Tubo N 9: 1 mL de tetracloruro de carbono, CCl

4 (l)


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2.3.3 Efecto del campo elctrico

Llene una pipeta de 50 mL con agua, H2O (tenga presente las normas deseguridad a la hora de pipetear un lquido).

Cubra el extremo superior con el dedo ndice y ubquela en un ngulo de 45o

con respecto a la base del vaso de precipitado. Simultneamente, con la otramano, frote un lpiz plstico en su delantal.

Deje escapar el lquido de la pipeta, dentro del vaso y acerque el lpiz cargadoelctricamente lo ms posible al lquido que esta decantando. Observe si

ocurre o no una variacin en la trayectoria del lquido que escurre por lapipeta al acercar el lpiz.

Repita la operacin anterior utilizando como solvente el hexano y elcloroformo.

EJERCICIO: Completar el siguiente cuadro usando la informacin adjunta.

Sustanciaproblema

A

B

C

D

Caractersticas

Lquido, no conduce la corriente elctrica.Insoluble en agua. Hierve a 115C

Slido no conductor de la corriente elctricacuando est fundido. Se disuelve en aguaproduciendo una solucin no conductora.

Slido brillante, conductor de la corrienteelctrica que no funde con un mecheroBunsen. Insoluble en agua y queroseno perosoluble en cido.

Slido cristalino blanco que se disuelve en

agua produciendo una solucin conductorade la electricidad.

Tipo deenlace


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Enlace qumico y propiedades

El informe correspondiente a la prctica nmero 2, se llevar a cabo siguiendolas indicaciones explicadas en elanexo 1. Pauta para informes de laboratorio.

Ejercicios de autoaprendizaje N 2

1. De los compuestos inicos KBryNaBr,cul ser el ms duro y cul el demayor temperatura de fusin? Justifique su respuesta?

2. Indique qu tipo de enlace predominar en los siguientes compuestos: a.Cl2; b. KBr; c. Na; d. NH3.

3. Analizando la estructura y geometra del agua. Por qu a temperaturaambiente el agua es lquida, mientras que el sulfuro de hidrgeno, de mayormasa molecular, es gaseoso? Justifique su respuesta.

4. Explique brevemente por qu el agua disuelve a los compuestos inicos

mientras que el CCI4no lo hace.

5. Explique por qu la molcula BI3es apolar, si los enlaces BI son polares.

6. Explique los siguientes hechos:a. La sal comn NaCl funde a 801 C sin embargo, el cloro es un gas a 25 C.b. El diamante no conduce la electricidad, y el Fe s.c. La molcula de cloro es covalente mientras que el CsCl es inico.

7. Escriba las configuraciones completas y abreviadas para los siguientesiones: Al3+, Cu2+, Zn2+, Cl-, O2-, P3-.


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PRCTICA 3

Reacciones qumicas

3.1 OBJETIVO

El siguiente trabajo prctico tiene por objetivos:

- Reproducir en laboratorio reacciones comunes, entre las que destacanlas de precipitacin, formacin de iones complejos y redox.

- Comprobar la ley de la conservacin de la masa a travs de la reaccinde dos sales solubles que conduce a la formacin de un producto insoluble.


Una reaccin qumica es un proceso en el cual se combinan dos o mssustancias llamadas reactivos o reactantes para dar origen a nuevassustancias cuyas propiedades son distintas y que se denominan productos.

Las reacciones qumicas ocurren por una disminucin de la energa libre delsistema, es decir, la energa libre de los productos es menor que la energalibre del los reactantes. La energa libre de Gibss (G), es la directriz de unareaccin qumica ya que al analizar su variacin ( G) es posible saber si staocurre o no de manera espontnea, de tal forma que:

Si DG > 0, la reaccin no procede de manera espontnea.Si DG < 0, la reaccin s ocurre espontneamente.Si DG = 0 implica que la reaccin se encuentra en equilibrio.

Por otra parte, es sabido que toda reaccin qumica implica rompimiento y

formacin de nuevos enlaces. Adems estos procesos qumicos se puedenrepresentar por la denominada ecuacin qumica en donde se escriben


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separados por una flecha que puede ser en uno o dos sentidos, los reactivosde los productos, adems se puede especificar el estado fsico de las sustanciasimplicadas en el proceso de tal forma que en general se tiene:

a A(ac)+ b B(ac) c C(s) + d D(ac)

A, Bson los reactantes o reactivosC, Dson los productosa, b, c, dson los coeficientes estequiomtricos (nmeros enteros o fraccionarios).

Los subndices (ac), (s), (l), (g)indican el estado fsico de la especie (acuoso oinico, slido, lquido o gaseoso, respectivamente).

Los coeficientes estequiomtricos son los nmeros que resultan al ajustar obalancear la reaccin, para dar cumplimiento a la ley de la conservacin dela masaenunciada por Antonio Lavoisier quien plantea que en toda reaccinqumica, la masa de los reactantes debe ser igual a la masa de los productosde tal forma que el nmero de tomos de especies reactivas debe ser igual alnmero de tomos de especies de productos. El ajuste de la ecuacin qumicadebe hacerse por el mtodo adecuado segn el tipo de reaccin qumicainvolucrada, esto es, el mtodo de inspeccin, tambin conocido como tanteoque consiste en agregar nmeros enteros o fraccionarios por delante de las

sustancias de reactivos o productos considerando el siguiente orden:

1 Ajustar los metales o cationes2 Ajustar los no metales o aniones3 Ajustar los hidrgenos

O bien, en el caso de las reacciones rdox, se debe aplicar el mtodo del inelectrn.

Para clasificar las reacciones qumicas se aplica un criterio que permiteenglobar a la mayora de ellas. ste dice relacin con la variacin o no del

nmero o estado de oxidacin. De tal forma que se tiene dos grandes gruposde reacciones qumicas:


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I) Reacciones sin cambio en el nmero o estado de oxidacin:se caracterizanporque en ellas los elementos de las especies reactivas mantienen su estadode oxidacin al transformarse en productos. Dentro de stas, destacan porejemplo:

1. Reacciones de neutralizacin:en donde participan un cido y una basepara dar como productos una sal y agua:

3 HCl (ac)+ Al(OH)3 (s) AlCl3 (ac)+ 3 H2O(l)

2. Reacciones de formacin de precipitados: en ellas se combinan dos salessolubles, o bien, un cido y una sal para dar origen a una sal insoluble queprecipita y otra sustancia soluble:

NaBr(ac) + AgNO3 (ac) AgBr (s)+ NaNO3(ac)

3. Reacciones de hidrlisis: que pueden considerarse inversas a las deneutralizacin, ya que a partir de una sal y agua se obtienen como productosun cido y una base:

NaCN (ac)+ H2O (l) HCN (ac)+ NaOH (ac)

4. Reacciones de formacin de iones complejos: un in complejo es unsistema cargado formado por un catin metlico (generalmente de la serie detransicin con una capa electrnica d parcialmente llena) y una esfera decoordinacin formada por iones moleculares como el cianuro (CN-, hidroxiloOH-, etc.), tomos ionizados como el cloruro Cl-o fluoruro F-o molculasneutras como el agua o amoniaco. A las especies que forman la esfera decoordinacin se les denomina ligandos:

Co+3(ac)+ 6 NH3(ac) Co [(NH3)6]+3 (ac)

5. Reacciones entre un cido y una sal:Dan como productos, otro cido y

otra sal.2 HNO

3 (ac) + FeS(ac) H2S (ac) + Fe(NO3)2 (ac)


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6. Reacciones entre una base y una sal:dan como productos otra base y otrasal.

Mg(OH)2 (ac)

+ CaCO3 (ac)

MgCO3(ac)

+ Ca(OH)2(ac)

7. Reacciones entre un xido y un cido:al igual que las reacciones deneutralizacin, tambin originan como productos una sal y agua:

ZnO (s)+ H2SO4 (ac) ZnSO4(ac)+ H2O(l)

II) Reacciones con cambio en el nmero de oxidacin, tambin llamadasreacciones de oxidacin- reduccin o Rdox

En este tipo de reacciones existe una transferencia de electrones y en ellas, almenos una de las especies involucradas en el proceso vara su nmero oestado de oxidacin al pasar de reactante a producto. Son ejemplo de estetipo las llamadas reacciones de desplazamiento simple o sustitucin quetienen el mismo nmero de reactivos y de productos y que se caracterizanporque un tomo o in en un compuesto es desplazado por otro tomo o in.Un caso de este tipo lo constituye el desplazamiento de hidrgeno gas de un

cido por un metal:

Mg (s) + HCl (ac) MgCl2(ac)+ H2 (g)

En estas reacciones ocurren simultneamente dos procesos:

- La oxidacin, en donde una especie pierde o cede electrones, la cualaumenta su nmero o estado de oxidacin.- La reduccin, proceso en el que una especie gana o capta electrones loque se evidencia por una disminucin en el nmero o estado de oxidacin.

Por ejemplo en la reaccin de oxidacin del hierro: Fe(s)+ O2 (g) Fe2O3 (s),el hierro se oxida captando 3 electrones, variando su nmero de oxidacin


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desde 0 a 3y el oxgeno capta 4 electrones, variando su estado de oxidacindesde 0 a -2.

Semireaccin de oxidacin Fe - 3 Fe+3

Semireaccin de reduccin O2 + 2 O-2

El estado o nmero de oxidacin se define como la carga elctrica formal (nola real) que se asigna a un tomo en un compuesto. En otras palabras, elestado de oxidacin corresponde a la valencia del elemento, pero con signopositivo o negativo. Si bien, el estado de oxidacin corresponde a un nmero

arbitrario, se debe mencionar que est en estrecha relacin con la estructuraelectrnica del elemento, lo cual permite afirmar que dicho estado deoxidacin se basa en 3 aspectos:

1) Los electrones del ltimo nivel de energa2) La electronegatividad relativa de los tomos en el compuesto3) Los compuestos son elctricamente neutros

Se define como agente oxidantea la especie qumica (molcula o in) quecontiene al elemento que se reduce, es decir, al elemento que capta electroneso que diminuye su estado de oxidacin. Por ejemplo en la siguiente

semireaccin de reduccin:

(MnO4)- Mn+2

El agente oxidante es el anin permanganato (MnO4-) pues es la especie que

contiene al manganeso el que se reduce captando 5 electrones y disminuyesu estado de oxidacin desde +7 a +2.

Se define como agente reductora la especie qumica (molcula o in) quecontiene al elemento que se oxida, es decir, al elemento que cede electrones oque aumenta su estado de oxidacin. Por ejemplo en la siguiente semireaccinde oxidacin:

CH3CH2OH CH3COOH


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El agente reductor es el etanol (CH3CH2OH) pues es la especie que contiene alcarbono, el que se oxida cediendo 4 electrones y aumenta su estado deoxidacin desde -1 a +3.

Previo a la realizacin de actividades prcticas, debemos recordar que existenalgunas evidencias fsicas que nos indican que est ocurriendo una reaccinqumica como por ejemplo un cambio de color, la emisin de un gas, laaparicin de un precipitado, o la liberacin de calor. Es as como en lassiguientes experiencias podremos reproducir algunas reacciones qumicasrepresentativas y comprobar las evidencias fsicas mencionadas.


3.3.1 Reacciones qumicas

a) Reacciones de precipitacin

Prepare la siguiente batera de 8 tubos de ensayo:

Tubo 1:3 mL de solucin de NaCl + 1,5 mL de solucin de AgNO3

Ecuacin qumica: NaCl(ac) + AgNO3(ac) NaNO3(ac) + AgCl(s)

Tubo 2:3 mL de solucin de Na Cl + 1,5 mL de solucin de Pb(CH3COO)2Ecuacin qumica:2NaCl(ac)+ Pb(CH3COO)2 (ac) 2 CH3COONa(ac) + PbCl2(s)

Tubo 3:3 mL de solucin de NaBr + 1,5 mL de solucin de AgNO3Ecuacin qumica:NaBr (ac) + AgNO3(ac) NaNO3(ac) + AgBr(s)

Tubo 4:

3 mL de solucin de Na Br + 1,5 mL de solucin de Pb(CH3COO)2Ecuacin qumica:2NaBr (ac) + Pb(CH3COO)2 (ac) 2CH3COONa(ac)+ PbBr2(s)


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Tubo 5:

3 mL de solucin de KI + 1,5 mL de solucin de AgNO3Ecuacin qumica: KI(ac) + AgNO3(ac) KNO3(ac) + AgI(s)

Tubo 6:

3 mL de solucin de KI + 1,5 mL de solucin de Pb(CH3COO)2Ecuacin qumica:2KI(ac) + Pb(CH3COO)2(ac) 2CH3COOK(ac) + PbI2(s)

Tubo 7:

3 mL de solucin de K2CrO4+ 3 mL de solucin de AgNO3Ecuacin qumica:K

2CrO

4(ac) + 2AgNO3(ac) 2KNO3(ac) + Ag2CrO4(s)

Tubo 8:

3 mL de solucin de K2CrO4+ 3 mL de solucin de Pb(CH3COO)2Ecuacin qumica: K

2CrO

4 (ac)+ Pb(CH

3COO)

2(ac) 2CH3COOK(ac)+ PbCrO4(s)

Agite vigorosamente el contenido de cada tubo. Describa y registre lo que

observa.

b) Reacciones de formacin de iones complejos:

1. En un tubo de ensayos deposite 3 mL de solucin de sulfato de cobre (II)

(CuSO4) y agregue 5 gotas de solucin de amoniaco concentrado. Agite,

observe y luego aada un exceso de amoniaco. Describa y registre lo que

ocurre.

CuSO4 (ac)

+ NH3 (ac)

Cu(OH)2 (ac)

Cu(OH)2 (ac)

+ NH3(ac) [Cu(NH3)4]SO4 (ac)(azul)


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2. A un tubo de ensayos que contenga 2 mL de solucin de nitrato de fierro

(III) [Fe(NO3)3] agregue 5 gotas de solucin de tiocianato de potasio (KSCN).

Agite con vigor y observe el color que aparece. Aada un exceso de KSCN.

Registre lo observado.

Fe+3(ac) + SCN-1

(ac) FeSCN+2

(ac) (rojo)

c) Reacciones de oxidacin-reduccin:

1. A un tubo de ensayos que contenga 3 mL de solucin de nitrato de plata

(AgNO3) agregue 2 trozos de zinc metlico (Zn). Agite y observe lo que ocurre

al cabo de 5 minutos. Registre lo observado.

Ecuacin inica: Ag+1+ Zn Ag + Zn+2

2. En un tubo de ensayos deposite 3 mL de solucin de permanganato de

potasio (KMnO4)y 1 mL de solucin de cido sulfrico (H2SO4) 0,5 M. Luego

aada gota a gota solucin de sulfato ferroso (FeSO4) hasta que desaparezca

el color caracterstico del permanganato.

Ecuacin inica: Fe+2+ (Mn+7O4 )- Mn+2+ Fe

3. A un tubo de ensayos que contenga 5 mL de cido clorhdrico HCl 6N,

agregue un trozo de magnesio (Mg). Observe lo que ocurre.

Ecuacin inica: Mg + H+1 Mg+2 + H2

4. A un tubo de ensayos que contenga 5 mL de solucin de sulfato de cobre (II)

(CuSO4) agregue un clavo (Fe) nuevo y limpio. Despus de 5 minutos retire y

examine el clavo. Registre lo observado.

Ecuacin inica: Cu+2+ Fe Cu + Fe+3


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5. A un vaso de precipitados de 100 mL ubicado en el interior de la campana

extractora de aire que contenga unos 20 mL de cido ntrico (HNO3)

concentrado agregue una moneda de cobre (de $50 o $100) a la que

previamente se le haya determinado su masa. Tenga extremo cuidado de no

inhalar los gases que se producen. Transcurridos aproximadamente 2 minutos

de iniciada la reaccin, detngala agregando una cantidad suficiente de agua.

Rescate la moneda, lvela, squela, registre su nueva masa y observe su

aspecto.

Cu(s)+ 4 HNO3(ac) Cu(NO3)2 (ac)+ 2 NO2(g)+2H2O(l)

Escribir para cada reaccin producida la respectiva ecuacin ajustada,

indicando nombres y frmulas respectivas.

3.3.2 Conservacin de la masa

a) A un tubo de ensayo que contenga 0,5 gramos de nitrato de plata agregue

agua destilada completando aproximadamente un 90% de su capacidad.

Agite suavemente hasta total disolucin del slido. Enseguida en un matraz

Erlenmeyer que contiene 1 g de la sal cromato de potasio (K2CrO4) agregue 30

mL de agua destilada. Agite y disuelva el slido.

b) A continuacin deposite cuidadosamente el tubo que contiene la solucin

de nitrato de plata (AgNO3) dentro del matraz que contiene la solucin de

cromato de potasio, evitando que ambas se mezclen.

c) De inmediato cierre hermticamente el matraz con un tapn de goma o

corcho y determine la masa del sistema en una balanza (masa antes de la

reaccin). Luego con cuidado invierta el sistema de tal forma que ambas

soluciones se mezclen. Agite con precaucin y una vez homogeneizada la

mezcla, pese nuevamente el sistema (masa despus de la reaccin).


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d) A continuacin filtre la mezcla a travs de un papel filtro (que ha pesado

previamente) en un embudo. Lave y enjuague el precipitado que queda en el

matraz con agua destilada desde una piseta con el fin de arrastrar el resto de

slido adherido a las paredes.

e) Una vez terminada la filtracin deposite el papel filtro en un vidrio reloj

limpio y seco, el cul dejar secar en una estufa a 100 C por 1 hora.

Transcurrido este lapso, retire el vidrio reloj de la estufa, deje que se enfre y

luego desprenda el papel filtro con el slido seco y pselo. Rstele la masa del

papel filtro para as obtener la masa del producto slido puro.

Resultados y clculos necesarios:

a) Masa del sistema antes y despus de la reaccin.

b) Masa del precipitado obtenido (slido seco).

c) Ecuacin de la reaccin ajustada.

d) Clculo de Reactivos Limitante y en Exceso.

e) Gramos de Reactivo en Exceso que reaccionan y que sobran.

f) Cantidad de producto que obtendra si el rendimiento fuese de un 100%

(Clculo estequiomtrico).

g) Rendimiento real de la reaccin (Porcentaje de rendimiento).


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Reacciones qumicas

El informe correspondiente a la prctica N 3, debe realizarse segn lo

explicado en el anexo 1, pauta para desarrollar informe de laboratorio.

Asimismo, los siguientes aspectos deben ser considerados en cada uno de

los temes del informe.

IntroduccinDebe incluir antecedentes tericos y objetivos del prctico.

Desarrollo

Registrar observaciones de cada reaccin (aspecto, color, otros).

Escribir la respectiva ecuacin ajustada, para cada reaccin producida,

indicando nombres y frmulas respectivas.

Reportar los siguientes clculos relacionados con la ley de conservacin de

la masa.

- Masa del sistema antes y despus de la reaccin.

- Masa del precipitado obtenido (slido seco).

- Ecuacin de la reaccin ajustada.

- Clculo de Reactivos Limitante y en Exceso.

- Gramos de Reactivo en Exceso que reaccionan y que sobran.

- Cantidad de producto que obtendra si el rendimiento fuese de un 100%

(Clculo estequiomtrico).

- Rendimiento real de la reaccin (Porcentaje de rendimiento).


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Ejercicios de Autoaprendizaje N 3

1. Ajuste las siguientes ecuaciones qumicas:MnO2+ HCl Cl2+ MnCl2+ H2OC + Al2O3 Al2C3+ COCO2+ Ca(OH)2 Ca(HCO3)2H2S + O2 SO2+ H2OCH4+ O2 CO2+ H2OC3H8+ O2 CO2+ H2O

2. Determine cules de las siguientes ecuaciones no balanceadascorresponden a reacciones redox. Indicar en cada una de stas el agenteoxidante y el reductor.

a. Zn + HCI ZnC12+ H2b. KCI + AgNO3 AgCl + KNO3c. KCIO3+ I2+ H2O KCI + HIO3d. H2SO4+ NaOH Na2SO4+ H2O

3. El aluminio metlico (elemento del Grupo IIIA), se oxida superficialmenteen presencia del oxgeno, formando una pelcula adherente de xido AI2O3

blanquecino semitransparente, la que lo protege de un ulterior ataque. Estapropiedad era bien conocida por las amas de casa, ya que quita el brillo delas ollas y utensilios de aluminio.

a) Escribir la reaccin balanceada de oxidacin del aluminio por el oxgeno.b) Comparar este proceso con el de la oxidacin del hierro metlico.

4. Cuntos moles de molculas hay en 6.6253 1024molculas de H2O?

a) 5 molesb) 15 molesc) 11 moles

d) 1 mole) ninguna de las anteriores


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5. Cuando reaccionan 12 gramos de C con 32 gramos de O 2, se forman 44gramos de CO2. Cuando reaccionan 12 gramos de C con 16 gramos de O2seproducen 28 gramos de CO Segn esto se puede decir que:

i. El C del CO2es ms pesado que el del C del COii. El O del CO2es ms liviano que el O del COiii. Las masas de los elementos han cambiado durante la reaccin

a) slo i y iiib) slo iii

c) slo ii y iiid) slo iie) ninguna de las aseveraciones es correcta

6. Se quiere preparar 3000 kg de amonaco a partir de la reaccin:

N2+ 3H2 2NH3

Calcule:a) Volumen de nitrgeno medido en condiciones normales de presin ytemperatura, necesarios.

b) Masa de hidrgeno necesaria.


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PRCTICA 4

Determinacin de la masa molar del magnesio

4.1 OBJETIVO

Conocer y aplicar conceptos y clculos relacionados con la ley de

conservacin de la masa y las leyes de los gases. La tcnica de obtencin deun gas por desplazamiento de agua.


4.2.1 Masa atmica

La masa atmicaes la masa de un tomo en reposo, la unidad SI en la que sesuele expresar es la unidad de masa atmica unificada (U.M.A.). La masaatmica puede ser considerada como la masa total de los protones, neutronesy electrones en un tomo nico en estado de reposo.

La masa atmica, tambin se ha denominado peso atmico, aunque estadenominacin es incorrecta, ya que la masa es propiedad del cuerpo y elpeso depende de la gravedad.

Las masas atmicas de los elementos qumicos se suelen calcular con lamedia ponderada de las masas de los distintos istopos de cada elementoteniendo en cuenta la abundancia relativa de cada uno de ellos, lo que explicala no correspondencia entre la masa atmica en U.M.A.s., de un elemento, yel nmero de nucleones (protones y neutrones) que alberga el ncleo de suistopo ms comn.


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En cambio, la masa atmica de un istopo s coincide aproximadamente conla masa de sus nucleones. Esta diferencia es debida a que los elementos noestn formados por un solo istopo si no por una mezcla con unas ciertasabundancias para cada uno de ellos. Mientras que cuando medimos la masade un istopo en concreto no tenemos en cuenta las abundancias. De todasformas ni siquiera la masa atmica de los istopos equivale a la suma de lasmasas de los nucleones. Esto es debido al defecto de masa.

Ejemplo:Calcular la masa atmica del litio.

Para esto haremos lo siguiente:El litio consta de dos istopos estables el Li-6 (7,59%) y el Li-7 (92,41%). Aspues los clculos sern como siguen:

M= 92,41.7,016 + 7,59.6,015 = 6,94 100

El valor resultante, como era de esperar, est entre los dos anteriores aunquems cerca del Li-7, que es el ms abundante.

A pesar de que se sigue diciendo vulgarmentepeso atmicoel trmino correctoes masa atmica.

4.2.2 Masa Molecular

La masa molecularse calcula sumando las masas atmicas de los elementosque componen una molcula.

En el caso de la molcula de agua, H2O, su masa molecular sera:

2 1,0079 + 15,99994 = 18,0157

(masa atmica del H: 1,0079, masa atmica del O: 15,99994).


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Se multiplica por 2, ya que sa es la cantidad de veces que el elemento H estpresente en la molcula.

La masa molar(smboloM) de un tomo o una molcula es la masa de unmol de dicha partcula expresada en gramos. Sus unidades en qumica song/mol.

Esta magnitud tiene el mismo valor numrico que la masa molecular de dichapartcula, pero en vez de estar en unidad de masa atmica est en gramos/mol.

La masa molar de una sustancia coincide numricamente con la masamolecular, aunque son cosas distintas.

A pesar de que se sigue diciendo vulgarmentepeso molecularel trmino correctoes masa molecular.

4.2.3 El mol

Debido al tamao extremadamente pequeo de las unidades fundamentalesde la materia, y su nmero inmensamente grande, es imposible contar

individualmente las partculas de una muestra. Esto llev a desarrollarmtodos para determinar estas cantidades de manera rpida y sencilla.

Los qumicos del siglo XIX usaron como referencia un mtodo basado en elpeso y decidieron utilizar patrones de masa que contuviesen el mismo nmerode tomos o molculas. Como en las experiencias de laboratorio se utilizangeneralmente cantidades del orden del gramo, definieron los trminos tomo-gramo, molcula-gramo, frmula-gramo, etc. Actualmente estos trminos nose usan y han sido sustituidos por el mol.

El molqueda determinado como el nmero de molculas de H2existentes en

dos gramos de hidrgeno, lo que da el peculiar nmero de 6,02 1023

al quese conoce como nmero de Avogadro.


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Es conveniente indicar, cuando sea necesario, si se trata de tomos o demolculas. Por ejemplo: un mol de molculas de nitrgeno equivale a 28 gde nitrgeno. O, en general, especificar el tipo de partculas o unidadeselementales a que se refiere.

En los compuestos inicos tambin puede utilizarse el concepto demol, auncuando no estn formados por molculas discretas. En ese caso el mol equivaleal trmino frmula-gramo. Por ejemplo: 1 mol de NaCl (58,5 g) contiene NAdeiones Na+y NAde iones Cl

, donde NAes el nmero de Avogadro. Por tanto:

- 1 mol es equivalente a 6,022 1023

molculas de la misma sustancia.- 1 mol es equivalente a la masa atmica en gramos.- 1 mol es equivalente al peso molecular de un compuesto determinado.

Una reaccin qumicaes todo proceso qumico en el que, una o ms sustancias(reactivosoreactantes), sufren transformaciones qumicas para convertirse enuno o variosproductos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos.Un ejemplo es la reaccin que abordaremos en el presente prctico.

El magnesio metlico se oxida en presencia de HCl, para obtener cloruro demagnesio y se observa el desprendimiento de Hidrgeno gaseoso.

Mg (s) + 2HCl(ac) MgCl2(ac) + H2(g).

4.2.4 Ley de conservacin de la masa

La ley de conservacin de la masa o ley de conservacin de la materiaesuna de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaboradapor Lavoisier y otros cientficos que le sucedieron. Establece un punto muyimportante: En toda reaccin qumica la masa se conserva, es decir, la masaconsumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos.


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4.2.5 Ley de los gases ideales

La ley de los gases ideales es la ecuacin de estado del gas ideal, un gashipottico formado por partculas puntuales, sin atraccin ni repulsin entreellas y cuyos choques son perfectamente elsticos (conservacin de momentoy energa cintica). Los gases reales que ms se aproximan al comportamientodel gas ideal son los gases monoatmicos en condiciones de baja presin yalta temperatura.

La ecuacin que describe normalmente la relacin entre la presin, el volumen,

la temperatura y la cantidad de un gas ideal es:

PV = nRT

Donde:P = PresinV= Volumenn= Moles de gasR= Constante del gas idealT= Temperatura en KelvinDonde Res la constante universal de los gases y es igual a:

0,08205746

4.2.6 Determinacin de la masa molar del magnesio

Los metales activos reaccionan con los cidos desprendiendo dihidrgeno,segn la ecuacin:

Mg (s) + 2HCl (ac) MgCl2(ac) + H2(g)

Se puede calcular la masa molar de este metal si se determina la masa dedihidrgeno que se produce a partir de una masa dada del metal.


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El gas que se desprende en la reaccin se recoge por desplazamiento de aguay su masa se puede calcular mediante la ecuacin de estado del gas ideal.


1. Monte el aparato que se va a utilizar, segn la figura siguiente.

Figura 16.Montaje de aparato de obtencin de H2 (g), a partirde la reaccin de Mg (s)con HCl (ac)

2. Llene la probeta con agua, evitando la presencia de burbujas de aire.

3. Mida la presin atmosfrica o antela en caso de que el profesor entreguela informacin.

4. Pese la cinta de magnesio.

5. Coloque en el matraz erlenmeyer 40 ml de HCl 1M.

6. Mida la temperatura del agua.

7. Coloque rpidamente el magnesio en el matraz y tpelo inmediatamentepara evitar prdidas de hidrgeno.


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8. Cuando cese el desprendimiento de gas, significa que se ha consumidocompletamente el metal (reactivo limitante), y es aqu cuando se debe leer laaltura de la columna de H2 (g) en la probeta.


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Determinacin de

trabajos experimentales de quimica general

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