4 el laboratorio y la medida de magnitudes

El laboratorio y la medida de magnitudes

1. La actividad experimental en el laboratorio

2. Normas para la organización y el trabajo en el

laboratorio

3. Material e instrumentos básicos de un laboratorio

de ciencias

4. Productos químicos habituales en el laboratorio:

interpretación de su etiquetado

5. Manipulación y transporte de productos

6. Normas de seguridad e higiene en un laboratorio

7. Equipos de protección más habituales de un

laboratorio

8. Magnitudes y unidades

9. La experimentación en el laboratorio

10. Medida de volúmenes y masas

4

Índice del libro

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4 El laboratorio y la medida de magnitudes1. La actividad experimental en el laboratorio

LaboratorioExperimento

Observación

Causas

(el porqué)

Comunicar lo observado o descubierto

Comunidad científica

Lenguaje adecuado

Estudio realizado bajo unas condiciones determinadas, que son fijadas mediante unos valores de variables específicas.

EXPERIMENTO U OBSERVACIÓN CIENTÍFICA

Ciencia

4 El laboratorio y la medida de magnitudes1. La actividad experimental en el laboratorio

Aprovechamiento de un

experimento

Bien preparado previamente

Observar todo lo que

ocurre

Anotar todos

los resultados e incidencias

Buscar explicaciones lógicas

a los resultados

Ampliar conocimientos

4 El laboratorio y la medida de magnitudes2. Normas para la organización y el trabajo en el laboratorio

Antes de iniciar una práctica se debe conocer la teoría.

Cerrar los grifos de agua y las salidas de gas.

No contaminar los reactivos de las botellas. Para ello:

a) No devolver el reactivo sobrante a la botella.

b) No introducir pipetas, u otros materiales en los recipientes.

c) No dejar el tapón de las botellas boca abajo en contacto con la mesa de trabajo.

No calentar el material de vidrio si no es resistente al fuego.

Recoger perfectamente el material al irse del laboratorio.

Tirar a las papeleras los residuos sólidos insolubles.

No echar los residuos líquidos por el desagüe.

Introducir los productos obtenidos por síntesis o cristalización en un recipiente adecuado. Almacenar los reactivos sólidos sobrantes adecuadamente.

Limpiar el material de vidrio y cerámica usado con agua y jabón en el fregadero.

4 El laboratorio y la medida de magnitudes3. Material e instrumentos básicos de un laboratorio de ciencias

Escobilla

Pinza de Mohr

MA

TER

IAL

MET

ÁLI

CO

Y C

OM

PLE

MEN

TAR

IO

Aro

Trípode

Triángulo

Pinza

Pinzas para tubos de ensayo

Pinzas para crisoles

Mariposa

Mechero de BunsenGradilla para tubos de ensayo

Rejilla

Espátula

Cucharilla

Doble nuez

Pinza de Hoffmann


MA

TER

IAL

CER

ÁM

ICO

Mortero

Placa de toques

para análisis

CrisolCápsulaEmbudo Büchner


OTR

O M

ATE

RIA

L D

E LA

BO

RA

TOR

IO

Lupa binocular

Estufa de laboratorio

Microscopio óptico

Baño termostático de agua o de aceite

Horno mufla Conjunto de cuatro placas calefactoras

Conjunto formado por placa calefactora y agitador magnético

Agitador magnético simple

Diversos tipos de balanzas de laboratorio.


MA

TER

IAL

DE

VID

RIO

Pipetas

Probeta graduada

Matraz aforado

DesecadorThiele

Embudo de decantación

Tubo de ensayo

Vaso de precipitados

Kitasato

Vidrio de reloj

Erlenmeyer

Varillas de vidrio

Embudo

Refrigerante

Matraz

Cristalizador

Matraz de destilación

Bureta

4El laboratorio y la medida de magnitudes4. Productos químicos habituales en el laboratorio: interpretación de su etiquetado

CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS POR PICTOGRAMAS

Explosivos Corrosivos

InflamablesMutagénicos,

carcinogénicos y teratogénicos

Comburentes Nocivos e irritantes

Gases a presiónPeligrosos para el medio ambiente

TóxicosPictogramas de peligro de los

productos químicos:Rombo blanco con el borde rojo

4 El laboratorio y la medida de magnitudes5. Manipulación y transporte de productos

Vitrina de laboratorio

con campana extractora de gases

Proteger manos, caras y aparato respiratorio en las operaciones de trasvase.

Realizar los trasvases en una vitrina de laboratorio.

Utilizar utensilios adecuados, como embudos, dosificadores o pipetas.

Para pequeños trasvases de líquidos el método más seguro es el pipeteo mediante sistemas mecánicos, nunca con la boca.

Para el trasvase de líquidos de un recipiente de gran capacidad se recomienda el sistema de bombeo.

TRASVASE DE PRODUCTOS QUÍMICOS

4 El laboratorio y la medida de magnitudes5. Manipulación y transporte de productos

Cerrar los frascos y botellas inmediatamente después de su uso y transportarlos cogidos por la base, nunca por la tapa o tapón.

Transportar las botellas de vidrio en un cesto o cubo compartimentado y con asas. Utilizar carretillas para el manejo de bidones o garrafas de gran capacidad.

No transportar conjuntamente productos químicos incompatibles.

TRANSPORTE DE PRODUCTOS QUÍMICOS

Cestas para el transporte

de productos químicos

4 El laboratorio y la medida de magnitudes6. Normas de seguridad e higiene en un laboratorio

Llevar protección ocular en los siguientes casos: – Cuando se manipulen ácidos, álcalis y otros productos químicos corrosivos, tóxicos o irritantes. – Cuando se calienten productos químicos. – Cuando se realicen reacciones químicas exotérmicas.

Reducir al máximo la utilización de llamas vivas. Es mejor emplear mantas calefactoras o baños que el mechero Bunsen.

Utilizar encendedores piezoeléctricos largos para encender un mechero Bunsen, nunca cerillas ni encendedores de llama. Nunca se debe poner la cabeza o la ropa cerca de la llama de un mechero Bunsen. El pelo largo se debe llevar recogido. Algunos productos, como las lacas y las gominas, deben evitarse ya que hacen el pelo más inflamable.

NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE EN UN LABORATORIO 1 DE 3


Mantener los líquidos inflamables (etanol, acetona) alejados de las llamas.

No calentar líquidos en un recipiente totalmente cerrado.

Emplear guantes de un solo uso para evitar el contacto de productos químicos con la piel, especialmente si son tóxicos o corrosivos.

Llevar bata de laboratorio, siempre abrochada.

Nunca llevar sandalias abiertas, pues el calzado ha de proteger los pies.

Lavarse las manos siempre después de terminar el trabajo.

Nunca se deben oler gases directamente, ni inhalar los vapores de los productos químicos.

Trabajar siempre que sea posible en campanas, especialmente cuando se empleen productos corrosivos, irritantes o tóxicos.

NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE EN UN LABORATORIO 2 DE 3


NORMAS DE SEGURIDAD E HIGIENE EN UN LABORATORIO

No llenar los tubos de ensayo más de 2 o 3 cm. Cuando se calienten, utilizar pinzas y orientar la abertura en dirección contraria a las personas próximas. Para taparlos usar siempre tapones, no utilizar nunca el dedo.

Nunca forzar un tubo de cristal cuando se quiera tapar. Cuando se realice esta operación envolver el tubo con un trozo de tela.

Nunca probar o saborear ningún producto químico.

No comer ni beber en el laboratorio.

Informar de los accidentes que ocurran en el laboratorio a la persona responsable del mismo, aunque sean pequeños.

Trabajar siempre sin prisas.

Nunca trabajar solo en el laboratorio.

Nunca realizar experimentos no autorizados..

3 DE 3

4 El laboratorio y la medida de magnitudes7. Equipos de protección más habituales de un laboratorio

EQUIPO DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL (EPI)

El trabajo de laboratorio tiene dos características principales:

• La utilización de gran variedad de productos químicos, a menudo con peligrosidad y toxicidad elevadas.

• La realización de operaciones muy diversas con ellos.

Trabajar siempre con Equipo de Protección Individual (EPI), compuesto, principalmente, por:

• Gafas• Guantes de látex. • Bata de laboratorio.

4 El laboratorio y la medida de magnitudes7. Equipos de protección más habituales de un laboratorio

SISTEMAS DE ACTUACIÓN Y PROTECCIÓN COMPLEMENTARIOS

Ducha de seguridady fuente lavaojos

Manta ignífuga y extintor

Neutralizadores, absorbentes

y adsorbentes

Se emplean en caso de derrames o vertidosaccidentales. Se debedisponer de un equipobásico con agentes específicos para ácidos,bases, disolventes orgánicos y mercurio.

4 El laboratorio y la medida de magnitudes8. Magnitudes y unidades

MAGNITUD FÍSICA Y UNIDAD DE MEDIDA

Magnitud física: toda propiedad de un objeto o de un fenómeno físico o químico que se puede medir.

Medir: comparar dos magnitudes de las mismas características, asignando a una de ellas el papel de unidad.

Unidad de medida: magnitud que se elige de forma arbitraria como patrón y cumple los siguientes requisitos:

• Tener siempre el mismo valor, es decir, su valor no puede depender de la persona que la utilice, ni del tiempo transcurrido, ni de las condiciones de trabajo.

• Ser universal, es decir, debe ser fácilmente reproducible y utilizable en cualquier lugar del mundo.

Cantidad: numérico de una magnitud.

Variable: todo aquello capaz de provocar cambios en los resultados de una experiencia.


Magnitudes fundamentales del SI Unidad Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Temperatura Kelvin K

Corriente eléctrica Amperio A

Intensidad luminosa candela cd

Cantidad de sustancia mol mol

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)Se basa en el uso de siete magnitudes fundamentales con las demás

magnitudes como derivadas.

• Magnitud derivada: se expresa en función de dos o más magnitudesfundamentales.


REGLAS PARA ESCRIBIR Y NOMBRAR LAS UNIDADES

Como norma general los símbolos de las unidades se escriben en minúscula. No obstante, si el nombre procede del apellido de algún científico el símbolo se escribe en mayúscula. Por ejemplo, el símbolo de la unidad de fuerza es el newton, N, en honor del científico Isaac Newton.

Los símbolos de las unidades no se escriben en plural, ni acompañados por un punto final, salvo que se encuentren al final de una frase. Por ejemplo, es correcto expresar: g, m, s, N, e incorrecto: g., Grs, seg, m., o cms.

El producto de dos unidades se indica con un punto centrado entre ambos símbolos. Por ejemplo:

La división entre dos o más unidades puede indicarse con la barra horizontal o la barra oblicua y se debe utilizar como criterio preferente la potencia negativa:

1m, m / s , m s

s

N m


Distancia Tierra-Sol: 150 000 000 000 m

Masa de un protón: 0,0000000000000000000000000016725 kg

NOTACIÓN CIENTÍFICA

El resultado de una medida puede dar lugar a un número muy grande o muy pequeño, que suele ser difícil de leer e incómodo de escribir.

Por ejemplo:

Para expresar estas cantidades con sencillez se recurre a la notación exponencial o notación científica, que consiste en escribir las cantidades en forma de potencia de 10.

Por ejemplo: 10distancia Τierra-Sol 15 10 m


MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DECIMALES DEL SI

Múltiplos

Prefijo Símbolo Factor decimal Potencia de 10

tera T 1 000 000 000 000 1012

giga G 1 000 000 000 109

mega M 1 000 000 106

kilo k 1 000 103

hecto h 100 102

deca da 10 101


MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DECIMALES DEL SI

Submúltiplos

Prefijo Símbolo Factor decimal Potencia de 10

deci d 0,1 10-1

centi c 0,01 10-2

mili m 0,001 10-3

micro µ 0,000 001 10-6

nano n 0,000 000 001 10-9

pico p 0,000 000 000 001 10-12


ALGUNAS UNIDADES PRINCIPALES DE MEDIDA DEL SI

Magnitud Unidad Símbolo Definición

Longitud metro mDistancia que recorre la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299792458 de segundo.

Masa gramo gMasa de agua destilada que cabe en 1 cm3,pesada al nivel del mar y a temperatura de 4 ° C.

Capacidad litro L

Volumen que ocupa una masa de 1 kilogramo de agua pura a 4 ° C de temperatura y 1 atm depresión atmosférica. Bajo estas condiciones,1 litro equivale a 1,000028 dm3.

Superficiemetro

cuadradom2 Área que ocupa un cuadrado de 1 m de lado.

Volumenmetrocúbico

m3 Volumen que ocupa un cubo de 1 m de lado.

Tiempo segundo sTambién se usa la hora y el minuto. 1 hora = 60 min = 3 600 s


CONVERSIÓN DE UNIDADES Y FACTOR DE CONVERSIÓN

• Factor de conversión: relación entre dos cantidades iguales expresadas en unidades diferentes.

• El factor de conversión entre dos unidades se obtiene de la relación que define una unidad en función de la otra.

Ejemplo:

La distancia 12,5 km se convierte en m de la siguiente forma.

1 km = 1 000 m

El factor de conversión para pasar de km a m es:31 000 m 1 0 m

1km 1km

1 000 m12,5km 12,5km 12,5 1 000 m 12 500 m

1km


CONVERSIÓN DE UNIDADES PARA LONGITUD, MASA Y CAPACIDAD


CONVERSIÓN DE UNIDADES PARA SUPERFICIES Y VOLÚMENES


UNIDADES DE CAPACIDAD Y SU RELACIÓN CON EL VOLUMEN

Múltiplos

1 kilolitro (kL) 1 000 L 1 m3

1 hectolitro (hL) 100 L 0,1 m3

1 decalitro (daL) 10 L 0,01 m3

Unidad 1 litro (L) 1 L 0,001 m3

Submúltiplos

1 decilitro (dL) 0,1 L 0,0001 m3

1 centilitro (cL) 0,01 L 0,00001 m3

1 mililitro (mL) 0,001 L 0,000001 m3

4 El laboratorio y la medida de magnitudes9. La experimentación en el laboratorio

MEDIDA DIRECTA Y MEDIDA INDIRECTA DE MAGNITUDES

En una experiencia se miden magnitudes de forma directa o indirecta.

• Medida directa: es el resultado inmediato de la comparación de la magnitud medida con la unidad elegida.

Ejemplo: medida de la longitud de un folio con una regla.

• Medida indirecta: es consecuencia de la aplicación de una expresión algebraica en la que intervienen otras magnitudes.

Ejemplo: para hallar la superficie de un folio, se mide su largo y su ancho y l luego se multiplican ambas medidas para obtener su superficie.


VARIABLES INDEPENDIENTES, DEPENDIENTES Y CONTROLADAS

Variable independiente: el experimentador la modifica a su voluntad para averiguar si sus variaciones provocan cambios en otras variables.

Variable dependiente: su valor está determinado por el valor que toma la variable independiente.

Variable controlada: se mantiene constante durante la experiencia.

Ejemplo:

En el estudio del efecto de la presión de un gas sobre volumen, la variable independiente es la presión, el volumen es la variable dependiente y la temperatura es la variable controlada, que se mantiene constante durante toda la experiencia.


TABLAS DE VALORES Y GRÁFICAS

Los datos cuantitativos recogidos de las experiencias realizadas se agrupan y recogen en tablas de valores. Con los datos se construyen gráficas, que ayudan a analizar los resultados encontrando las relaciones o leyes existentes entre las variables observadas.

Ejemplo:

En el estudio del efecto de la presión sobre un gas se observa que se cumple la ley de Boyle-Mariotte:

A una temperatura determinada, el producto de la presión del gas por el volumen que ocupa se mantiene constante, de acuerdo con la ecuación: p · V = constante.

V(L)

p(atm) Tabla de valores

Representación gráfica de la ley de Boyle-Mariotte.


CIFRAS SIGNIFICATIVASNúmero de dígitos o cifras que se obtienen al realizar una medida con

un instrumento.

• Ejemplo: 3,24 m = 324 cm = 3,24 · 102 cm tiene 3 cifras significativas.

Reglas para considerar cifras significativas:

Toda cifra distinta de cero es significativa.

Todo cero situado entre dos cifras significativas es significativo. Por ejemplo, 4,2067 · 105 tiene cinco cifras significativas.

No son significativos los ceros situados a la izquierda del primer dígito significativo no nulo. Ejemplo: 0,008403 tiene cuatro cifras significativas.

Cualquier cero final o a la derecha de una coma decimal es significativo, si la sensibilidad del instrumento de medida así lo indica. Ejemplo: 34,0 tiene tres cifras significativas si el instrumento aprecia décimas.


CIFRAS SIGNIFICATIVAS EN LAS OPERACIONES ALGEBRAICAS

En una suma o una resta se alinean los decimales de las cantidades y se expresa el resultado con tantas cifras como se tenga en el número con menos cifras significativas después de la coma decimal, pues el resultado no puede tener una mayor precisión que la de cualquiera de los datos que intervienen.

En un producto o un cociente el resultado se expresa con el número de cifras significativas que tenga el operando con menor número de cifras significativas.


REDONDEO DE UN NÚMEROConsiste en eliminar las cifras que van más allá de la precisión o

sensibilidad con la que se debe dar el resultado numérico.

Si el dígito que se va a eliminar es menor que 5, el último dígito que se conserva no cambia de valor. Ejemplo: el número 3,84 se redondea a décimas escribiendo 3,8.

Si el dígito que se elimina es 5 o mayor que 5, el último dígito que se conserva se aumenta en 1. Ejemplo: el número 9,851 redondeado a décimas es 9,9.

Si se escriben las cantidades en notación científica, se consigue que el número de cifras significativas de una medida no dependa de las unidades elegidas.

4 El laboratorio y la medida de magnitudes10. Medida de volúmenes y masas

NORMAS PARA LA MEDIDA DE VOLÚMENES

Se utiliza una probeta. Nunca se usarán para medir volúmenes un vaso o un erlenmeyer.

Las pipetas se usan para medir un volumen pequeño y definido de un líquido. Cuando se va a pipetear un líquido es necesario que la pipeta esté bien introducida en el mismo y que, además, siga estándolo cuando se llene.

Las buretas se usan en las valoraciones y para medir volúmenes variables muy precisos. Se deben cargar con cuidado para no verter líquido. Si para su llenado se utiliza un embudo, se ha de tener precaución al retirarlo. La bureta tiene que quedar llena en su totalidad, incluido su extremo inferior. Si queda alguna burbuja, se «cebará» con una apertura rápida de la llave.

Los matraces aforados se utilizan para la preparación de disoluciones de una concentración determinada. Miden con precisión el volumen que contienen hasta su aforo. Su llenado ha de terminarse con cuidado, gota a gota.


DEFECTO DE PARALAJE EN LA MEDIDA DE LÍQUIDOS CON UNA PROBETA

El ojo del observador deberá estar a la misma altura del nivel del líquido, para evitar errores de observación denominados de paralaje.

Paralaje es el cambio aparente en la posición de un objeto cuando se observa a ángulos diferentes, de forma que si no se mira perpendicularmente al plano de la escala del aparato de medida se produce una lectura equivocada.

En las medidas de líquidos, el defecto de paralaje se comete cuando la visión no se hace en la dirección de la línea tangente de la curvatura que forma la superficie del nivel del líquido en el recipiente. a) y b) son observaciones incorrectas c) es la observación correcta. 43,4 ± 0,1


NORMAS PARA LA MEDIDA DE MASAS

La masa se mide con una balanza; para pesar no deben colocarse las sustancias químicas directamente sobre el platillo de la balanza, se debe usar un vidrio de reloj o un pesasustancias adecuado.

La balanza se debe mantener en todo momento limpia y seca. Se limpiará inmediatamente cualquier producto derramado sobre el platillo.

No se debe pesar ningún objeto mientras esté caliente.

En las balanzas analíticas es necesario cerrar las puertas de la balanza para evitar la perturbación que ocasionan las corrientes de aire; en el resto también conviene evitarlas.

La balanza ha de estar nivelada. Se tendrá la precaución de no apoyarse en la mesa de balanzas al efectuar las pesadas.

Después de pesar un objeto se colocarán todos los mandos a cero.

Resulta muy útil la función tara de la balanza para pesar con mayor comodidad; en ocasiones, sin embargo, es imprescindible anotar dicho peso para tenerlo en cuenta en los cálculos por diferencia de peso.

4 el laboratorio y la medida de magnitudes

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