UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA

INFORME DE LABORATORIO CURSO: QUIMICA INORGANICA Y CUALITATIVA

PROFESOR: GODELIA CANCHARI SILVERIO

ALUMNO: MARCOS ARTURO ABAL YACSAYAURI

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LIMA, PERU

2015

INTRODUCCION

El Universo tal como lo conocemos contiene materia y energía, pero sabemos que estos dos componentes están relacionados a través de la famosa ecuación de A. Einstein: E= mc2 , donde E representa la energía, m= la masa de la materia y c = la velocidad de la luz. La luz es una manifestación de la energía y está asociada a la radiación electromagnética que se encuentra en todo el universo y se describe como un campo electromagnético (con descripción ondulatoria) o como fotones (con descripción como partícula), tanto ondas como fotones se desplazan en el espacio a la velocidad de la luz. Todos estamos familiarizados y estamos en continuo contacto con la radiación electromagnética: cuando observamos una noche estrellada o caminamos durante el día, todo lo que vemos con nuestros ojos, el calor del sol en nuestra piel, la comunicación con nuestros amigos por el celular, cuando escuchamos la radio FM o cuando calentamos la comida en el horno de microondas, son situaciones donde la radiación electromagnética está jugando una parte importante y afectando nuestras vidas. La sociedad moderna a través de la ciencia y la tecnología ha sabido sacarle provecho a esa fuente de energía, como también a utilizarla para transmitir información, todo a la velocidad de la luz. Esto ha acercado cada vez más los confines del planeta. Al estar tan asociados con la radiación electromagnética, es muy importante conocer este fenómeno cada vez mejor, no solo para estar conscientes de su uso, sino también para reconocer cuando conviene tomar precauciones debido a la posible interacción entre la radiación electromagnética y la materia

Índice

Introducción Marco teórico Procedimiento experimental Resultados Conclusiones

Marco teóricoEspectros de Luz

Se llama Espectro de la luz(Del latínlux, lucis) a la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible denota la radiación en el espectro visible.

Propiedades de la luzCuando la luz encuentra un obstáculo en su camino choca contra la superficie de este y una parte es reflejada. Si el cuerpo es opaco el resto de la luz será absorbida. Si es transparente una parte será absorbida como en el caso anterior y el resto atravesará el cuerpo transmitiéndose. Así pues, tenemos tres posibilidades:

- Reflexión. - Transmisión - refracción. - Absorción.

La luz tiene también otras propiedades, como la polarización, la interferencia, la difracción o el efecto fotoeléctrico, pero estas tres son las más importantes en luminotecnia.

la reflexión

La reflexión es un fenómeno que se produce cuando la luz choca contra la superficie de separación de dos medios diferentes (ya sean gases como la atmósfera, líquidos como el agua o sólidos) y está regida por la ley de la reflexión.La dirección en que sale reflejada la luz viene determinada por el tipo de superficie. Si es una superficie brillante o pulida se produce la reflexión regular en que toda la luz sale en una única dirección. Si la superficie es mate y la luz sale desperdigada en todas direcciones se llama reflexión difusa. Y, por último, está el caso intermedio, reflexión mixta, en que predomina una dirección sobre las demás. Esto se da en superficies metálicas sin pulir, barnices, papel brillante, etc.La refracción

La refracción se produce cuando un rayo de luz es desviado de su trayectoria al atravesar una superficie de separación entre medios diferentes según la ley de la refracción. Esto se debe a que la velocidad de propagación de la luz en cada uno de ellos es diferente.

La transmisión

La transmisión se puede considerar una doble refracción. Si pensamos en un cristal; la luz sufre una primera refracción al pasar

del aire al vidrio, sigue su camino y vuelve a refractarse al pasar de nuevo al aire. Si después de este proceso el rayo de luz no es desviado de su trayectoria se dice que la transmisión es regular como pasa en los vidrios transparentes.

Si se difunde en todas direcciones tenemos la transmisión difusa que es lo que pasa en los vidrios translúcidos. Y si predomina una dirección sobre las demás tenemos la mixta como ocurre en los vidrios orgánicos o en los cristales de superficie labrada.

La absorción

La absorción es un proceso muy ligado al color. El ojo humano sólo es sensible a las radiaciones pertenecientes a un pequeño intervalo del espectro electromagnético. Son los colores que mezclados forman la luz blanca.

Cuando la luz blanca choca con un objeto una parte de los colores que la componen son absorbidos por la superficie y el resto son reflejados. Las componentes reflejadas son las que determinan el color que percibimos.

Si las reflejas todas es blanca y si las absorbe todas es negra. Un objeto es rojo porque refleja la luz roja y absorbe las demás componentes de la luz blanca. Si iluminamos el mismo objeto con

luz azul lo veremos negro porque el cuerpo absorbe esta componente y no refleja ninguna.

Queda claro, entonces, que el color con que percibimos un objeto depende del tipo de luz que le enviamos y de los colores que este sea capaz de reflejar.

Espectro de luz visible

Dentro del espectro de la radiación óptica, se encuentra una pequeña franja comprendida entre los 400nm y 700nm la cual es perceptible por el ojo humano. A este margen se le denomina radiación de espectro de luz visible.En la parte inferior tenemos la radiación infrarroja, la denominada radiación térmica o IR. Todos los cuerpos emiten radiación por las características energéticas de la materia, siendo la máxima exponente la que se produce en la zona de infrarrojos.En la parte superior está la radiación ultravioleta o UV que se puede encontrar principalmente en la radiación solar, se produce en arcos eléctricos y mediante algunos dispositivos especializados como tubos fluorescentes de UV, también denominados de luz negra.Ampliamente utilizada en la industria, al tratarse de una radiación ionizante es utilizada para provocar reacciones químicas, esterilización de productos etc.

En determinadas sustancia produce el efecto de brillo o fluorescencia, utilizándose esta característica para la identificación y control de sustancia y objetos. Los rayos UV tienen muchos efectos beneficiosos y perjudiciales en la salud humana, de todos es conocido el efecto producido por una prolongada exposición a la luz solar, sobre todo en las horas centrales del día que es cuando la radiación es de mayor intensidad.La percepción del color depende de la longitud de onda, cuando la luz incide sobre un cuerpo, este refleja con mayor intensidad algunas longitudes de onda que otras. Estas al ser percibidas por el ojo humano determinan el color característico de dicho cuerpo. Por supuesto, la percepción de cada color varía de una persona a otra.

- Rojo 700 - 630 nm - Naranja 630 - 600 nm - Amarillo 600 - 570 nm - Verde 570 - 520 nm - Cian 520 - 480 nm - Azul 480 - 430 nm - Violeta 430 - 400 nm

Josef von Fraunhofer (1787-1826)

Célebre óptico alemán. Nació en Stranbing, Baviera, el 6 de marzo de 1787 y murió el 7 de junio de 1826. Inventó y perfeccionó varios instrumentos ópticos, como el heliómetro, un micrómetro, un microscopio acromático, un micrómetro anular y el gran telescopio paraláctico de Dorpat.

Hijo de un v idriero que le enseñó el oficio, sus inicios como aprendiz de espejero y pulidor de lentes, rodeados por una gran miseria, tuvieron un final feliz a consecuencia de un trágico suceso. Contando catorce años de edad, el establecimiento donde trabajaba se derrumbó y Fraunhofer quedó sepultado entre los escombros. Tras ser rescatado con vida, el Elector de Munich (que fue posteriormente el Rey Maximiliano José) se apiadó de él y le concedió una suma que le permitió iniciar sus estudios en óptica en el taller de instrumentos de matemáticas de la firma Rechenbach y Utzchneider, a la vez que trabajaba grabando placas para tarjetas de visita.Sus estudios fueron encaminados a la producción de lentes acromáticas de buena calidad. En 1809 sus valedores le conceden la dirección del instituto óptico en Benedictheuren, que más tarde se trasladaría a Munich. En él investigó las propiedades refractoras de varios cristales y utilizó un prisma y una rendija con el fin de obtener una fuente de luz monocromática, construyendo así el primer espectrómetro. Con él detectó en 1812 las líneas oscuras que forman el espectro solar (algo ya observado en 1802 por

Wollaston, pero quien no dio importancia alguna al hecho), y su meticulosidad le llevó a medir la longitud de onda de cada una de las setecientas líneas espectrales. Utilizando una red de difracción pudo comprobar que estas líneas no eran consecuencia del prisma utilizado, sino inherentes a la luz solar. Publicó sus resultados en 1817. El físico alemán Kirchhoff pudo comprobar pocos años después que procedían de la absorción atómica en la atmósfera solar. Ambos decubrimientos aclararon muchas cuestiones de la química de la época, pues posteriormente se encontraron líneas distintas en el espectro luminoso de distintas estrellas. Todas estas investigaciones hicieron progresar la carrera científica de Fraunhofer hasta ocupar el cargo de director de la Academia de Ciencias de Baviera en 1823. Una tuberculosis le segó la vida tres años después. El pueblo de Munich, agradecido, le erigiría una estatua de bronce años más tarde.

Historia Gran parte de los conocimientos que tenemos del Universo, los obtenemos a través del análisis del espectro. Con él, podemos averiguar parámetros físicos tan importantes como la composición química, temperatura, presión, densidad, velocidad radial, frecuencia de rotación...

En 1666 Isaac Newton hizo uno de los más importantes descubrimientos en la historia de la Astronomía: el espectro. La conclusión de Newton fue que la luz estaba constituida por innumerables partículas microscópicas coloreadas (corpúsculos), que eran emitidas a altas velocidades por una fuente de luz como el Sol. Todas juntas, parecían blancas ante nuestros ojos. Un prisma es capaz de separarlas según su color.

Su descubrimiento fue prácticamente ignorado hasta 1802 cuando Wollaston inauguró una serie de descubrimientos espectroscópicos que se han ido multiplicando hasta nuestros días. En la luz solar encontró cuatro líneas oscuras, que erróneamente interpretó como la división de los cinco colores elementales que forman la luz blanca: rojo, amarillo, verde, azul y violeta. Unos pocos años después, en 1814, Fraunhofer publicó los resultados de sus cuidadosas y detalladas observaciones del espectro solar. Su gran mapa del espectro del astro rey, mostraba 574 líneas oscuras. El

misterio del origen de las líneas oscuras fue finalmente desvelado en 1859, cuando los resultados de la investigación en el laboratorio de Kirchhoff y Bunser fueron publicados. Mostraron que la radiación de un gas y la de los átomos individuales poseía un espectro con líneas brillantes en un fondo oscuro, y que el número y posición de estas líneas eran características del cuerpo que emitía la luz. Por otro lado, la radiación propia de sólidos y líquidos luminosos poseía un espectro continuo. Los espectros atómicos se convertían en la "huella dactilar" del elemento, de tal forma que puede utilizarse para identificarlo. La apariencia del espectro solar es fácilmente comprensible de esta manera: el núcleo emite un espectro continuo y, al pasar por los vapores más fríos de su atmósfera son absorbidas algunas frecuencias, por lo que es visto desde la Tierra como un espectro continuo cruzado por un gran número de rayas oscuras débiles (líneas de Fraunhofer).

Huggins estaba realizando nuevas investigaciones cuando fue informado de los desarrollos de Kirchoff.

En 1864 anunció el descubrimiento de líneas pertenecientes a 20 elementos. Comparando las líneas oscuras encontradas en el espectro solar con las líneas brillantes emitidas por los mismos elementos en el laboratorio, obtuvo información fundamental sobre la composición química de nuestra estrella. Analizando espectros de diferentes estrellas concluyó que estaban constituidas esencialmente por los elementos que abundaban en el Sol, aunque diferían entre sí en la proporción de estos. Los científicos del siglo XIX consideraron a la luz como una onda. La teoría ondulatoria asumía que el color de la luz dependía de la longitud de onda. A lo

largo del espectro, del rojo al violeta, ésta decrecía. Era entonces natural adentrarse en la estructura de los átomos radiantes.

Rutherford introdujo la noción de que un átomo estaba compuesto de un núcleo y electrones moviéndose a su alrededor, el llamado "modelo planetario". También instauró que el número de protones era la característica definitoria de un elemento. Pero pensó que los electrones podían girar alrededor del núcleo a cualquier distancia de éste, con lo que no se podía explicar la naturaleza del espectro.

El físico danés Niels Bohr se apuntó un gran triunfo en 1913 al explicar el espectro del hidrógeno. La clave del éxito consistió en aplicar al modelo de Rutherford la teoría cuántica dada por Max Planck en 1900. Estudiando la luz emitida por la materia al calentarse, Planck llegó a la conclusión de que la energía no es divisible indefinidamente, sino que existen últimas porciones de energía a las que llamó cuantos. Cinco años más tarde, Einstein, para explicar el efecto fotoeléctrico, generalizó la hipótesis de Planck y sugirió que la luz está forma ZZ da por cuantos de luz o fotones. La energía de un fotón, E, depende directamente de su frecuencia v.

Procedimiento experimental

Materiales: Mechero de bunsen Minerales (forman de cloruros) Sales de cobre Sales de borato Carbón

Espectros de minerales

Pasos a seguir:

1. Con cuidado encendemos el mechero de bunsen, calentamos el carbón hasta cierto punto, luego untamos sales de los minerales en él.

2. Luego vimos los diferentes espectros de los minerales y sus diferentes colores característicos.

3. Anotamos los datos.

Sales usadas

Sal de calcio Sal de litio Sal de boro Sal de cobre Sal de sodio Sal de magnesio

1. Para la sal de calcio: vimos que el espectro del calcio posee color rojo

2. Para sal de litio: vimos que el espectro del litio posee color rojo

3. Para sal de boro: vimos que el espectro del litio posee color verde limon

4. Para la sal de cobre: vimos que el espectro del cobre es verde

5. Para la sal de sodio: vimos que posee el color amarillo

6. Para sal de magnesio: vimos que posee el color

Perlas de bóraxCuando una muestra sólida inorgánica es sometida a un calentamiento en la flama ésta se oxida o se reduce. Para poder identificar los productos de la oxidación o la reducción se requiere de un medio que sea capaz de absorberlos y retenerlos; si la sustancia tiene color se utiliza el bórax (Na2B407 10H2O), pero si es incolora o blanca se usa la sal de fosfato de sodio y amonio (NaNH4 HPO4). Estas dos sustancias al calentarse se deshidratan y funden produciendo unas perlas vítreas transparentes.

Si éstas se calientan nuevamente sin llegar a la fusión y se ponen en contacto con unas partículas de muestra, la perla las absorbe y al calentarla actúa como ácido formando los boratos y ortofosfatos de los cationes con los que se combina.

Si el catión tiene varios números de oxidación, el color que se produce en la perla en la zona oxidante puede ser diferente al que se produce en la zona reductora; estos colores son característicos de cada catión.

Desarrollo experimental:

1. Preparación de la perla de Borax y de (NaNH4 HPO4)

Un trozo de alambre de Pt bien limpio y sujeto a un porta asa metálico o de vidrio se calienta ligeramente en la llama del mechero de bunsen; después con la punta libre del alambre de Pt se impregna a una pequeña cantidad de Borax o de (NaNH4 HPO4) y de nuevo se introduce en la llama girando constantemente hasta que la sal se funda; esta operación se repite tantas veces hasta que se forme una pequeña muestra transparente.

Conclusiones El espectro de cualquier sustancia es una propiedad

característica de esa sustancia, por lo tanto, se deduce que cada sustancia tiene su propio espectro (produciéndose el mismo por medio de incandescencia)

La importancia de conocer el color característico de un mineral no ayuda a identificar al mineral que pertenece.

Los vapores de ciertos elementos imparten un color característico a la llama. Esta propiedad es usada en la identificación de varios elementos metálicos como sodio, calcio, etc. La coloración en la llama es causada por un cambio en los niveles de energía de algunos electrones de los átomos de los elementos. Para un elemento particular la coloración de la llama es siempre la misma, independientemente de si el elemento se encuentra en estado libre o combinado con otros