manual de lab oratorio de quimic
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LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL y (I)plan 2004
Academia de QuAcademia de Quiacuteiacutemica mica
Departamento de Departamento de FormaciFormacioacuteoacuten Bn Baacuteaacutesicasica
ESIQIEESIQIE--IPNIPN
20102010
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Calendarizacioacuten de la asignatura QUIacuteMICA GENERAL (I) semestre AGOSTO ndash DICIEMBRE 2010
SEMANA FECHA AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
1 2 ndash 6 agosto Nomenclatura (11) Presentacioacuten
2 9 ndash 13 agosto Nomenclatura(12) Introduccioacuten al laboratorio
3 16 ndash 20 agosto Nomenclatura(13) Manejo de informacioacuten
4 23 ndash 27 agosto Estequiometriacutea (31 y 32) Material de laboratorio
5 30 agosto ndash 3 septiembre Estequiometriacutea (32 y 334) Manejo de material ( 1 )
6 6 ndash 10 septiembre P R I M E R A E V A L U A C I Oacute N P A R C I A L
7 13 ndash 17 septiembre Estequiometriacutea (331 y 332) Distribucioacuten experiencias de caacutetedra
8 20 ndash 24 septiembre Estequiometriacutea (333 ) Manejo de material ( 2 )
9 27 septiembrendash1 octubre Estequiometriacutea (335) Quiacutemica y medio ambiente
10 4 ndash 8 octubre Estructura Atoacutemica (41 y 42) Materia
11 11 ndash 15 octubre Estructura Atoacutemica (43 y 44) Separaciones y determinaciones quiacutemicas 1
12 18 ndash 22 octubre S E G U N D A E V A L U A C I Oacute N P A R C I A L
13 25 ndash 29 octubre Periodicidad Separaciones y determinaciones quiacutemicas 2
14 1 ndash 5 noviembre Enlace Quiacutemico (61 y 62)
15 8 ndash 12 noviembre Enlace Quiacutemico ( 631 a 634) Reacciones quiacutemicas
16 15 ndash 19 noviembre Enlace Quiacutemico (635 y 636) Estequiometriacutea
17 22 ndash 30 noviembre Enlace Quiacutemico (64 65 y 66) Recuperacioacuten de Praacutecticas
18 1 ndash 7 diciembre T E R C E R A E V A L U A C I Oacute N P A R C I A L
EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS1er Parcial (semana 5)
PERIOacuteDICO sobre clasificacioacuten de la materia2do Parcial (semana 11)
HOJA DE CAacuteLCULO en Excel u otro programa sobre balance de masa3er Parcial (semana 17)
CARTEL sobre toacutepicos referentes a procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosEVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS1er Parcial (semana 5)
FOLLETO sobre nomenclatura quiacutemica inorgaacutenica2do Parcial (semana 11)
LIacuteNEA DE TIEMPO sobre los elementos quiacutemicos3er Parcial (semana 17) PRESENTACIOacuteN PPT apoyada en simulaciones de moleacuteculas de compuestas
CRITERIOS DE EVALUACIOacuteN La calificacioacuten final esta conformado por el promedio de las tres evaluaciones parciales
condicionada a la acreditacioacuten del laboratorio (ver reglamento de laboratorio) Las evaluaciones parciales estaraacuten conformadas por un conjunto de evidencias preestablecidas y la
evaluacioacuten por escrito de cada uno de los tres periacuteodos determinados en el calendario con la siguiente ponderacioacuten
Trabajo individual 15 Evidencias temaacuteticas 25 y evaluacioacuten escrita parcial 70
REFERENCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS BAacuteSICAS Chang Raymond QUIacuteMICA Editorial Mc Graw Hill Brown LeMay Bursten QUIacuteMICA ldquoLa ciencia centralrdquo Editorial Prentice Hall Kotz John C y Treichel Paul M QUIacuteMICA y Reactividad Quiacutemica International Thomson
Editores
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EVALUACION ESCRITA FECHA
1er parcial viernes 10 de septiembre
2do parcial viernes 22 de octubre
3er parcial martes 7 de diciembre
Extraordinario jueves 16 de diciembre
Tiacutetulo de suficiencia viernes 14 de enero
PROGRAMA DE ESTUDIOS SINTEacuteTICO DE LA ASIGNATURA QUIacuteMICA GENERAL
OBJETIVO DE LA ASIGNATURAEl alumno aplicaraacute las reglas baacutesicas de la nomenclatura quiacutemica inorgaacutenica y los conceptos fundamentales de la estructura de la materia para predecir las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos y compuestos Realizaraacute caacutelculos estequiomeacutetricos
C O N T E N I D O P R O G R A M Aacute T I C O
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UNIDAD I NOMENCLATURAEl alumno nombraraacute y escribiraacute correctamente las foacutermulas de los compuestos inorgaacutenicos empleando las reglas de nomenclatura de la IUPAC y de Ginebra11 Compuestos binarios 111 Aacutecidos binarios 112 Aniones 113 Cationes 114 Sales binarias 115 Hidruros y nombres triviales12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos13 Compuestos oxidados 131 Hidroacutexidos 132 Oxiaacutecidos 133 Oxianiones 134 OxisalesUNIDAD II MATERIAEl alumno identificaraacute las caracteriacutesticas de los diferentes estados de agregacioacuten de la materia y clasificaraacute sus diferentes manifestaciones aplicando criterios de pureza y de propiedades fiacutesicas y quiacutemicas21 Materia composicioacuten 211 Sustancias puras 212 Dispersiones o mezclas (coloides geles)22 Estados de agregacioacuten 221 Soacutelidos 222 Liacutequidos 223 Gaseosos23 Propiedades de la materia 231 Eleacutectricas 232 Mecaacutenicas 233 Fiacutesicas 234 QuiacutemicasUNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteAEl alumno resolveraacute problemas de estequiometriacutea aplicando los conceptos fundamentales relacionados con foacutermulas quiacutemicas y reacciones31 Conceptos fundamentales 311 Masa atoacutemica m Molecular m Foacutermula 312 Mol 313 Factores unitarios de conversioacuten32 Formulacioacuten 321 Composicioacuten porcentual 322 Foacutermula miacutenima y foacutermula molecular
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33 Caacutelculos en reacciones quiacutemicas 331 Reactivo limitante y reactivo en exceso 332 Conversioacuten de reaccioacuten (eficiencia) 333 Pureza de reactivos 334 Reacciones ideales 335 Reacciones realesUNIDAD IV ESTRUCTURA ATOacuteMICACon base en los conceptos de la cuantizacioacuten de la energiacutea la materia y la electricidad el alumno describiraacute la estructura del aacutetomo y la configuracioacuten electroacutenica basal de aacutetomos polielectroacutenicos junto con los correspondientes nuacutemeros cuaacutenticos41 Antecedentes 411 Partiacuteculas atoacutemicas fundamentales 412 Ondas electromagneacuteticas 413 Efecto fotoeleacutectrico42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno43 Mecaacutenica cuaacutentica 431 Dualidad onda partiacutecula (de Broglie) 432 Principio de incertidumbre de Heisenberg 433 Ecuacioacuten de onda de Schrodinger 434 Funciones de onda hidrogenoides (orbitales) 435 Niveles subniveles y orbitales atoacutemicos 436Nuacutemeros cuaacutenticos44 Configuraciones electroacutenicas 441 Energiacutea de orbitales 442 Principio de exclusioacuten de Pauli 443 Regla de maacutexima multiplicidad de Hund 444 Configuracioacuten electroacutenica basal
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UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICAEl alumno describiraacute los rasgos de construccioacuten de la tabla perioacutedica y su relacioacuten con la configuracioacuten electroacutenica basal y predeciraacute las propiedades quiacutemicas perioacutedicas de los elementos51 Tabla perioacutedica 511 Construccioacuten y organizacioacuten 512 Relaciones con la configuracioacuten electroacutenica52 Carga nuclear efectiva 521 Reglas de Slater 522 Interpretacioacuten en propiedades perioacutedicas53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicasUNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICOEl alumno aplicaraacute las diferentes teoriacuteas del enlace quiacutemico en el anaacutelisis de la estructura y propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos61 Antecedentes 611 Siacutembolos de Lewis 612 Clasificacioacuten de enlaces quiacutemicos62 Enlace ioacutenico 621 Mecanismo de formacioacuten 622 Ciclo de Born ndash Haber 623 Propiedades de los compuestos ioacutenicos63 Enlace covalente 631 Estructuras de Lewis 632 Fuerza del enlace covalente 633 Electronegatividad 634 Teoriacutea del enlace de valencia (TEV) 635 Teoriacutea de repulsioacuten de pares electroacutenicos (TRPECV) 636 Teoriacutea de orbitales moleculares (TOM)64 Enlace metaacutelico 641 Propiedades de los metales 642 Teoriacutea de las bandas65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura66 Fuerzas intermoleculares 661 Interacciones 662 Enlace de hidroacutegenoUNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVAEl alumno enunciaraacute la abundancia en la naturaleza los principales meacutetodos de obtencioacuten y las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos de mayor importancia industrial71 GRUPO IA (1) 72 GRUPO IIA (2) 73 GRUPO IIIA (13) (B Al y Tl) 74 GRUPO IVA (14) (C Si Sn y Pb) 75 GRUPO VA (15) 76 GRUPO VIA (16) (O y S) 77 GRUPO VIIA (17) (F Cl Br y I) 78 PRIMERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Ti V Cr Mn Fe Co Niacute Cu y Zn) 79 SEGUNDA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Mo Pd Ag y Cd) 710 TERCERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Pt Au y Hg)
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Clasificacioacuten de la materiaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Perioacutedico de noticias Impreso en papel bond en formato
vertical Dividir una hoja de rotafolios en 2 y doblar eacutestas por la mitad para obtener 8 paacuteginas
Presentacioacuten Desarrollo de un reporte de informacioacuten en forma de noticias en torno a las diferentes clasificaciones de la materia Podraacute incluirse fotografiacuteas graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas en cada noticia
2 Segundo parcialTema Aplicacioacuten de las relaciones ponderales en caacutelculos estequiomeacutetricosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Hoja de caacutelculo en Excel de Windows (versioacuten 2003
maacuteximo) u otro programa autoejecutable entregado en CD Debe incluirse el enunciado del problema la reaccioacuten analizada y el diagrama de bloque que represente las sustancias de entrada y salida del reactor
Presentacioacuten Dada la reaccioacuten global para un proceso industrial especiacutefico (asignado por el profesor) fijados los paraacutemetros de conversioacuten exceso de reactivo y composicioacuten de materias primas establecer las relaciones ponderales necesarias para la obtencioacuten de productos yo reactivos La hoja de caacutelculo deberaacute permitir modificar los datos de alimentacioacuten o produccioacuten y cada uno de los paraacutemetros de la reaccioacuten
3 Tercer parcialTema Procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Cartel de divulgacioacuten sobre toacutepicos relacionados con
procesos quiacutemicos industriales en los que participan compuestos quiacutemicos inorgaacutenicosTamantildeo 60 cm ancho por 90 cm de alto (formato vertical) impreso en papel
bond a partir de una diapositiva ppt o Publisher Presentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a un proceso industrial (asignado por el profesor) presentar importancia econoacutemica del proceso diagrama de la planta reaccioacuten principal manejo de residuos del proceso y aplicaciones cotidianas del producto principal Podraacute incluirse imaacutegenes graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de cada evidencia tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Nomenclatura Quiacutemica InorgaacutenicaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Folleto de divulgacioacuten Impreso en papel bond en formato
vertical Doblar dos hojas tamantildeo oficio por la mitad para obtener 8 paacuteginasPresentacioacuten Disentildeo de ldquocaacutepsulasrdquo informativas sobre la aplicacioacuten de las
recomendaciones de la IUPAC para la nomenclatura de compuestos inorgaacutenicos (foacutermulas nombres funciones) Deberaacute incluir al menos un ejemplo de aplicacioacuten para cada recomendacioacuten
2 Segundo parcialTema Elementos quiacutemicosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Liacutenea del Tiempo Hojas de papel bond de colores unidas oacute
forma continua tamantildeo carta impresas en formato Word para Windows (2003 maacuteximo)Presentacioacuten A partir de una revisioacuten documental en fuentes confiables en
relacioacuten al descubrimiento o siacutentesis de los elementos quiacutemicos conocidos se presentaraacute en forma graacutefica y cronoloacutegica personajes y hechos relevantes de los diferentes aacutembitos de la cultura sucedido simultaacuteneamente a nivel mundial (historia poliacutetica deporte literatura pintura muacutesica salud sociedad etc)
3 Tercer parcialTema Visualizacioacuten de moleacuteculasFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Presentacioacuten de Power Point para Windows (2003
maacuteximo)Tamantildeo 5 diapositivas para exposicioacuten oral de 10 minutosPresentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a las diversas formas en que se representan las moleacuteculas de los compuestos quiacutemicos Podraacute incluirse fotografiacuteas video o visualizadores ejecutables durante la presentacioacuten Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de las evidencias tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
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14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
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Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
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Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Calendarizacioacuten de la asignatura QUIacuteMICA GENERAL (I) semestre AGOSTO ndash DICIEMBRE 2010
SEMANA FECHA AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
1 2 ndash 6 agosto Nomenclatura (11) Presentacioacuten
2 9 ndash 13 agosto Nomenclatura(12) Introduccioacuten al laboratorio
3 16 ndash 20 agosto Nomenclatura(13) Manejo de informacioacuten
4 23 ndash 27 agosto Estequiometriacutea (31 y 32) Material de laboratorio
5 30 agosto ndash 3 septiembre Estequiometriacutea (32 y 334) Manejo de material ( 1 )
6 6 ndash 10 septiembre P R I M E R A E V A L U A C I Oacute N P A R C I A L
7 13 ndash 17 septiembre Estequiometriacutea (331 y 332) Distribucioacuten experiencias de caacutetedra
8 20 ndash 24 septiembre Estequiometriacutea (333 ) Manejo de material ( 2 )
9 27 septiembrendash1 octubre Estequiometriacutea (335) Quiacutemica y medio ambiente
10 4 ndash 8 octubre Estructura Atoacutemica (41 y 42) Materia
11 11 ndash 15 octubre Estructura Atoacutemica (43 y 44) Separaciones y determinaciones quiacutemicas 1
12 18 ndash 22 octubre S E G U N D A E V A L U A C I Oacute N P A R C I A L
13 25 ndash 29 octubre Periodicidad Separaciones y determinaciones quiacutemicas 2
14 1 ndash 5 noviembre Enlace Quiacutemico (61 y 62)
15 8 ndash 12 noviembre Enlace Quiacutemico ( 631 a 634) Reacciones quiacutemicas
16 15 ndash 19 noviembre Enlace Quiacutemico (635 y 636) Estequiometriacutea
17 22 ndash 30 noviembre Enlace Quiacutemico (64 65 y 66) Recuperacioacuten de Praacutecticas
18 1 ndash 7 diciembre T E R C E R A E V A L U A C I Oacute N P A R C I A L
EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS1er Parcial (semana 5)
PERIOacuteDICO sobre clasificacioacuten de la materia2do Parcial (semana 11)
HOJA DE CAacuteLCULO en Excel u otro programa sobre balance de masa3er Parcial (semana 17)
CARTEL sobre toacutepicos referentes a procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosEVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS1er Parcial (semana 5)
FOLLETO sobre nomenclatura quiacutemica inorgaacutenica2do Parcial (semana 11)
LIacuteNEA DE TIEMPO sobre los elementos quiacutemicos3er Parcial (semana 17) PRESENTACIOacuteN PPT apoyada en simulaciones de moleacuteculas de compuestas
CRITERIOS DE EVALUACIOacuteN La calificacioacuten final esta conformado por el promedio de las tres evaluaciones parciales
condicionada a la acreditacioacuten del laboratorio (ver reglamento de laboratorio) Las evaluaciones parciales estaraacuten conformadas por un conjunto de evidencias preestablecidas y la
evaluacioacuten por escrito de cada uno de los tres periacuteodos determinados en el calendario con la siguiente ponderacioacuten
Trabajo individual 15 Evidencias temaacuteticas 25 y evaluacioacuten escrita parcial 70
REFERENCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS BAacuteSICAS Chang Raymond QUIacuteMICA Editorial Mc Graw Hill Brown LeMay Bursten QUIacuteMICA ldquoLa ciencia centralrdquo Editorial Prentice Hall Kotz John C y Treichel Paul M QUIacuteMICA y Reactividad Quiacutemica International Thomson
Editores
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EVALUACION ESCRITA FECHA
1er parcial viernes 10 de septiembre
2do parcial viernes 22 de octubre
3er parcial martes 7 de diciembre
Extraordinario jueves 16 de diciembre
Tiacutetulo de suficiencia viernes 14 de enero
PROGRAMA DE ESTUDIOS SINTEacuteTICO DE LA ASIGNATURA QUIacuteMICA GENERAL
OBJETIVO DE LA ASIGNATURAEl alumno aplicaraacute las reglas baacutesicas de la nomenclatura quiacutemica inorgaacutenica y los conceptos fundamentales de la estructura de la materia para predecir las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos y compuestos Realizaraacute caacutelculos estequiomeacutetricos
C O N T E N I D O P R O G R A M Aacute T I C O
PR
IM
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A
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AL
UA
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OacuteN
P
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UNIDAD I NOMENCLATURAEl alumno nombraraacute y escribiraacute correctamente las foacutermulas de los compuestos inorgaacutenicos empleando las reglas de nomenclatura de la IUPAC y de Ginebra11 Compuestos binarios 111 Aacutecidos binarios 112 Aniones 113 Cationes 114 Sales binarias 115 Hidruros y nombres triviales12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos13 Compuestos oxidados 131 Hidroacutexidos 132 Oxiaacutecidos 133 Oxianiones 134 OxisalesUNIDAD II MATERIAEl alumno identificaraacute las caracteriacutesticas de los diferentes estados de agregacioacuten de la materia y clasificaraacute sus diferentes manifestaciones aplicando criterios de pureza y de propiedades fiacutesicas y quiacutemicas21 Materia composicioacuten 211 Sustancias puras 212 Dispersiones o mezclas (coloides geles)22 Estados de agregacioacuten 221 Soacutelidos 222 Liacutequidos 223 Gaseosos23 Propiedades de la materia 231 Eleacutectricas 232 Mecaacutenicas 233 Fiacutesicas 234 QuiacutemicasUNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteAEl alumno resolveraacute problemas de estequiometriacutea aplicando los conceptos fundamentales relacionados con foacutermulas quiacutemicas y reacciones31 Conceptos fundamentales 311 Masa atoacutemica m Molecular m Foacutermula 312 Mol 313 Factores unitarios de conversioacuten32 Formulacioacuten 321 Composicioacuten porcentual 322 Foacutermula miacutenima y foacutermula molecular
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33 Caacutelculos en reacciones quiacutemicas 331 Reactivo limitante y reactivo en exceso 332 Conversioacuten de reaccioacuten (eficiencia) 333 Pureza de reactivos 334 Reacciones ideales 335 Reacciones realesUNIDAD IV ESTRUCTURA ATOacuteMICACon base en los conceptos de la cuantizacioacuten de la energiacutea la materia y la electricidad el alumno describiraacute la estructura del aacutetomo y la configuracioacuten electroacutenica basal de aacutetomos polielectroacutenicos junto con los correspondientes nuacutemeros cuaacutenticos41 Antecedentes 411 Partiacuteculas atoacutemicas fundamentales 412 Ondas electromagneacuteticas 413 Efecto fotoeleacutectrico42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno43 Mecaacutenica cuaacutentica 431 Dualidad onda partiacutecula (de Broglie) 432 Principio de incertidumbre de Heisenberg 433 Ecuacioacuten de onda de Schrodinger 434 Funciones de onda hidrogenoides (orbitales) 435 Niveles subniveles y orbitales atoacutemicos 436Nuacutemeros cuaacutenticos44 Configuraciones electroacutenicas 441 Energiacutea de orbitales 442 Principio de exclusioacuten de Pauli 443 Regla de maacutexima multiplicidad de Hund 444 Configuracioacuten electroacutenica basal
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UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICAEl alumno describiraacute los rasgos de construccioacuten de la tabla perioacutedica y su relacioacuten con la configuracioacuten electroacutenica basal y predeciraacute las propiedades quiacutemicas perioacutedicas de los elementos51 Tabla perioacutedica 511 Construccioacuten y organizacioacuten 512 Relaciones con la configuracioacuten electroacutenica52 Carga nuclear efectiva 521 Reglas de Slater 522 Interpretacioacuten en propiedades perioacutedicas53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicasUNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICOEl alumno aplicaraacute las diferentes teoriacuteas del enlace quiacutemico en el anaacutelisis de la estructura y propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos61 Antecedentes 611 Siacutembolos de Lewis 612 Clasificacioacuten de enlaces quiacutemicos62 Enlace ioacutenico 621 Mecanismo de formacioacuten 622 Ciclo de Born ndash Haber 623 Propiedades de los compuestos ioacutenicos63 Enlace covalente 631 Estructuras de Lewis 632 Fuerza del enlace covalente 633 Electronegatividad 634 Teoriacutea del enlace de valencia (TEV) 635 Teoriacutea de repulsioacuten de pares electroacutenicos (TRPECV) 636 Teoriacutea de orbitales moleculares (TOM)64 Enlace metaacutelico 641 Propiedades de los metales 642 Teoriacutea de las bandas65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura66 Fuerzas intermoleculares 661 Interacciones 662 Enlace de hidroacutegenoUNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVAEl alumno enunciaraacute la abundancia en la naturaleza los principales meacutetodos de obtencioacuten y las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos de mayor importancia industrial71 GRUPO IA (1) 72 GRUPO IIA (2) 73 GRUPO IIIA (13) (B Al y Tl) 74 GRUPO IVA (14) (C Si Sn y Pb) 75 GRUPO VA (15) 76 GRUPO VIA (16) (O y S) 77 GRUPO VIIA (17) (F Cl Br y I) 78 PRIMERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Ti V Cr Mn Fe Co Niacute Cu y Zn) 79 SEGUNDA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Mo Pd Ag y Cd) 710 TERCERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Pt Au y Hg)
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Clasificacioacuten de la materiaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Perioacutedico de noticias Impreso en papel bond en formato
vertical Dividir una hoja de rotafolios en 2 y doblar eacutestas por la mitad para obtener 8 paacuteginas
Presentacioacuten Desarrollo de un reporte de informacioacuten en forma de noticias en torno a las diferentes clasificaciones de la materia Podraacute incluirse fotografiacuteas graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas en cada noticia
2 Segundo parcialTema Aplicacioacuten de las relaciones ponderales en caacutelculos estequiomeacutetricosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Hoja de caacutelculo en Excel de Windows (versioacuten 2003
maacuteximo) u otro programa autoejecutable entregado en CD Debe incluirse el enunciado del problema la reaccioacuten analizada y el diagrama de bloque que represente las sustancias de entrada y salida del reactor
Presentacioacuten Dada la reaccioacuten global para un proceso industrial especiacutefico (asignado por el profesor) fijados los paraacutemetros de conversioacuten exceso de reactivo y composicioacuten de materias primas establecer las relaciones ponderales necesarias para la obtencioacuten de productos yo reactivos La hoja de caacutelculo deberaacute permitir modificar los datos de alimentacioacuten o produccioacuten y cada uno de los paraacutemetros de la reaccioacuten
3 Tercer parcialTema Procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Cartel de divulgacioacuten sobre toacutepicos relacionados con
procesos quiacutemicos industriales en los que participan compuestos quiacutemicos inorgaacutenicosTamantildeo 60 cm ancho por 90 cm de alto (formato vertical) impreso en papel
bond a partir de una diapositiva ppt o Publisher Presentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a un proceso industrial (asignado por el profesor) presentar importancia econoacutemica del proceso diagrama de la planta reaccioacuten principal manejo de residuos del proceso y aplicaciones cotidianas del producto principal Podraacute incluirse imaacutegenes graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de cada evidencia tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Nomenclatura Quiacutemica InorgaacutenicaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Folleto de divulgacioacuten Impreso en papel bond en formato
vertical Doblar dos hojas tamantildeo oficio por la mitad para obtener 8 paacuteginasPresentacioacuten Disentildeo de ldquocaacutepsulasrdquo informativas sobre la aplicacioacuten de las
recomendaciones de la IUPAC para la nomenclatura de compuestos inorgaacutenicos (foacutermulas nombres funciones) Deberaacute incluir al menos un ejemplo de aplicacioacuten para cada recomendacioacuten
2 Segundo parcialTema Elementos quiacutemicosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Liacutenea del Tiempo Hojas de papel bond de colores unidas oacute
forma continua tamantildeo carta impresas en formato Word para Windows (2003 maacuteximo)Presentacioacuten A partir de una revisioacuten documental en fuentes confiables en
relacioacuten al descubrimiento o siacutentesis de los elementos quiacutemicos conocidos se presentaraacute en forma graacutefica y cronoloacutegica personajes y hechos relevantes de los diferentes aacutembitos de la cultura sucedido simultaacuteneamente a nivel mundial (historia poliacutetica deporte literatura pintura muacutesica salud sociedad etc)
3 Tercer parcialTema Visualizacioacuten de moleacuteculasFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Presentacioacuten de Power Point para Windows (2003
maacuteximo)Tamantildeo 5 diapositivas para exposicioacuten oral de 10 minutosPresentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a las diversas formas en que se representan las moleacuteculas de los compuestos quiacutemicos Podraacute incluirse fotografiacuteas video o visualizadores ejecutables durante la presentacioacuten Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de las evidencias tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
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14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
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Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
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Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EVALUACION ESCRITA FECHA
1er parcial viernes 10 de septiembre
2do parcial viernes 22 de octubre
3er parcial martes 7 de diciembre
Extraordinario jueves 16 de diciembre
Tiacutetulo de suficiencia viernes 14 de enero
PROGRAMA DE ESTUDIOS SINTEacuteTICO DE LA ASIGNATURA QUIacuteMICA GENERAL
OBJETIVO DE LA ASIGNATURAEl alumno aplicaraacute las reglas baacutesicas de la nomenclatura quiacutemica inorgaacutenica y los conceptos fundamentales de la estructura de la materia para predecir las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos y compuestos Realizaraacute caacutelculos estequiomeacutetricos
C O N T E N I D O P R O G R A M Aacute T I C O
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UNIDAD I NOMENCLATURAEl alumno nombraraacute y escribiraacute correctamente las foacutermulas de los compuestos inorgaacutenicos empleando las reglas de nomenclatura de la IUPAC y de Ginebra11 Compuestos binarios 111 Aacutecidos binarios 112 Aniones 113 Cationes 114 Sales binarias 115 Hidruros y nombres triviales12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos13 Compuestos oxidados 131 Hidroacutexidos 132 Oxiaacutecidos 133 Oxianiones 134 OxisalesUNIDAD II MATERIAEl alumno identificaraacute las caracteriacutesticas de los diferentes estados de agregacioacuten de la materia y clasificaraacute sus diferentes manifestaciones aplicando criterios de pureza y de propiedades fiacutesicas y quiacutemicas21 Materia composicioacuten 211 Sustancias puras 212 Dispersiones o mezclas (coloides geles)22 Estados de agregacioacuten 221 Soacutelidos 222 Liacutequidos 223 Gaseosos23 Propiedades de la materia 231 Eleacutectricas 232 Mecaacutenicas 233 Fiacutesicas 234 QuiacutemicasUNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteAEl alumno resolveraacute problemas de estequiometriacutea aplicando los conceptos fundamentales relacionados con foacutermulas quiacutemicas y reacciones31 Conceptos fundamentales 311 Masa atoacutemica m Molecular m Foacutermula 312 Mol 313 Factores unitarios de conversioacuten32 Formulacioacuten 321 Composicioacuten porcentual 322 Foacutermula miacutenima y foacutermula molecular
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33 Caacutelculos en reacciones quiacutemicas 331 Reactivo limitante y reactivo en exceso 332 Conversioacuten de reaccioacuten (eficiencia) 333 Pureza de reactivos 334 Reacciones ideales 335 Reacciones realesUNIDAD IV ESTRUCTURA ATOacuteMICACon base en los conceptos de la cuantizacioacuten de la energiacutea la materia y la electricidad el alumno describiraacute la estructura del aacutetomo y la configuracioacuten electroacutenica basal de aacutetomos polielectroacutenicos junto con los correspondientes nuacutemeros cuaacutenticos41 Antecedentes 411 Partiacuteculas atoacutemicas fundamentales 412 Ondas electromagneacuteticas 413 Efecto fotoeleacutectrico42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno43 Mecaacutenica cuaacutentica 431 Dualidad onda partiacutecula (de Broglie) 432 Principio de incertidumbre de Heisenberg 433 Ecuacioacuten de onda de Schrodinger 434 Funciones de onda hidrogenoides (orbitales) 435 Niveles subniveles y orbitales atoacutemicos 436Nuacutemeros cuaacutenticos44 Configuraciones electroacutenicas 441 Energiacutea de orbitales 442 Principio de exclusioacuten de Pauli 443 Regla de maacutexima multiplicidad de Hund 444 Configuracioacuten electroacutenica basal
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
TE
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UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICAEl alumno describiraacute los rasgos de construccioacuten de la tabla perioacutedica y su relacioacuten con la configuracioacuten electroacutenica basal y predeciraacute las propiedades quiacutemicas perioacutedicas de los elementos51 Tabla perioacutedica 511 Construccioacuten y organizacioacuten 512 Relaciones con la configuracioacuten electroacutenica52 Carga nuclear efectiva 521 Reglas de Slater 522 Interpretacioacuten en propiedades perioacutedicas53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicasUNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICOEl alumno aplicaraacute las diferentes teoriacuteas del enlace quiacutemico en el anaacutelisis de la estructura y propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos61 Antecedentes 611 Siacutembolos de Lewis 612 Clasificacioacuten de enlaces quiacutemicos62 Enlace ioacutenico 621 Mecanismo de formacioacuten 622 Ciclo de Born ndash Haber 623 Propiedades de los compuestos ioacutenicos63 Enlace covalente 631 Estructuras de Lewis 632 Fuerza del enlace covalente 633 Electronegatividad 634 Teoriacutea del enlace de valencia (TEV) 635 Teoriacutea de repulsioacuten de pares electroacutenicos (TRPECV) 636 Teoriacutea de orbitales moleculares (TOM)64 Enlace metaacutelico 641 Propiedades de los metales 642 Teoriacutea de las bandas65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura66 Fuerzas intermoleculares 661 Interacciones 662 Enlace de hidroacutegenoUNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVAEl alumno enunciaraacute la abundancia en la naturaleza los principales meacutetodos de obtencioacuten y las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos de mayor importancia industrial71 GRUPO IA (1) 72 GRUPO IIA (2) 73 GRUPO IIIA (13) (B Al y Tl) 74 GRUPO IVA (14) (C Si Sn y Pb) 75 GRUPO VA (15) 76 GRUPO VIA (16) (O y S) 77 GRUPO VIIA (17) (F Cl Br y I) 78 PRIMERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Ti V Cr Mn Fe Co Niacute Cu y Zn) 79 SEGUNDA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Mo Pd Ag y Cd) 710 TERCERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Pt Au y Hg)
4
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Clasificacioacuten de la materiaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Perioacutedico de noticias Impreso en papel bond en formato
vertical Dividir una hoja de rotafolios en 2 y doblar eacutestas por la mitad para obtener 8 paacuteginas
Presentacioacuten Desarrollo de un reporte de informacioacuten en forma de noticias en torno a las diferentes clasificaciones de la materia Podraacute incluirse fotografiacuteas graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas en cada noticia
2 Segundo parcialTema Aplicacioacuten de las relaciones ponderales en caacutelculos estequiomeacutetricosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Hoja de caacutelculo en Excel de Windows (versioacuten 2003
maacuteximo) u otro programa autoejecutable entregado en CD Debe incluirse el enunciado del problema la reaccioacuten analizada y el diagrama de bloque que represente las sustancias de entrada y salida del reactor
Presentacioacuten Dada la reaccioacuten global para un proceso industrial especiacutefico (asignado por el profesor) fijados los paraacutemetros de conversioacuten exceso de reactivo y composicioacuten de materias primas establecer las relaciones ponderales necesarias para la obtencioacuten de productos yo reactivos La hoja de caacutelculo deberaacute permitir modificar los datos de alimentacioacuten o produccioacuten y cada uno de los paraacutemetros de la reaccioacuten
3 Tercer parcialTema Procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Cartel de divulgacioacuten sobre toacutepicos relacionados con
procesos quiacutemicos industriales en los que participan compuestos quiacutemicos inorgaacutenicosTamantildeo 60 cm ancho por 90 cm de alto (formato vertical) impreso en papel
bond a partir de una diapositiva ppt o Publisher Presentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a un proceso industrial (asignado por el profesor) presentar importancia econoacutemica del proceso diagrama de la planta reaccioacuten principal manejo de residuos del proceso y aplicaciones cotidianas del producto principal Podraacute incluirse imaacutegenes graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de cada evidencia tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Nomenclatura Quiacutemica InorgaacutenicaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Folleto de divulgacioacuten Impreso en papel bond en formato
vertical Doblar dos hojas tamantildeo oficio por la mitad para obtener 8 paacuteginasPresentacioacuten Disentildeo de ldquocaacutepsulasrdquo informativas sobre la aplicacioacuten de las
recomendaciones de la IUPAC para la nomenclatura de compuestos inorgaacutenicos (foacutermulas nombres funciones) Deberaacute incluir al menos un ejemplo de aplicacioacuten para cada recomendacioacuten
2 Segundo parcialTema Elementos quiacutemicosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Liacutenea del Tiempo Hojas de papel bond de colores unidas oacute
forma continua tamantildeo carta impresas en formato Word para Windows (2003 maacuteximo)Presentacioacuten A partir de una revisioacuten documental en fuentes confiables en
relacioacuten al descubrimiento o siacutentesis de los elementos quiacutemicos conocidos se presentaraacute en forma graacutefica y cronoloacutegica personajes y hechos relevantes de los diferentes aacutembitos de la cultura sucedido simultaacuteneamente a nivel mundial (historia poliacutetica deporte literatura pintura muacutesica salud sociedad etc)
3 Tercer parcialTema Visualizacioacuten de moleacuteculasFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Presentacioacuten de Power Point para Windows (2003
maacuteximo)Tamantildeo 5 diapositivas para exposicioacuten oral de 10 minutosPresentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a las diversas formas en que se representan las moleacuteculas de los compuestos quiacutemicos Podraacute incluirse fotografiacuteas video o visualizadores ejecutables durante la presentacioacuten Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de las evidencias tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
7
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
8
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
9
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
10
Elementosde una cocina
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
11
Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
12
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
13
1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
14
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
15
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
16
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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TE
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IA
L
UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICAEl alumno describiraacute los rasgos de construccioacuten de la tabla perioacutedica y su relacioacuten con la configuracioacuten electroacutenica basal y predeciraacute las propiedades quiacutemicas perioacutedicas de los elementos51 Tabla perioacutedica 511 Construccioacuten y organizacioacuten 512 Relaciones con la configuracioacuten electroacutenica52 Carga nuclear efectiva 521 Reglas de Slater 522 Interpretacioacuten en propiedades perioacutedicas53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicasUNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICOEl alumno aplicaraacute las diferentes teoriacuteas del enlace quiacutemico en el anaacutelisis de la estructura y propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los compuestos61 Antecedentes 611 Siacutembolos de Lewis 612 Clasificacioacuten de enlaces quiacutemicos62 Enlace ioacutenico 621 Mecanismo de formacioacuten 622 Ciclo de Born ndash Haber 623 Propiedades de los compuestos ioacutenicos63 Enlace covalente 631 Estructuras de Lewis 632 Fuerza del enlace covalente 633 Electronegatividad 634 Teoriacutea del enlace de valencia (TEV) 635 Teoriacutea de repulsioacuten de pares electroacutenicos (TRPECV) 636 Teoriacutea de orbitales moleculares (TOM)64 Enlace metaacutelico 641 Propiedades de los metales 642 Teoriacutea de las bandas65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura66 Fuerzas intermoleculares 661 Interacciones 662 Enlace de hidroacutegenoUNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVAEl alumno enunciaraacute la abundancia en la naturaleza los principales meacutetodos de obtencioacuten y las propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los elementos de mayor importancia industrial71 GRUPO IA (1) 72 GRUPO IIA (2) 73 GRUPO IIIA (13) (B Al y Tl) 74 GRUPO IVA (14) (C Si Sn y Pb) 75 GRUPO VA (15) 76 GRUPO VIA (16) (O y S) 77 GRUPO VIIA (17) (F Cl Br y I) 78 PRIMERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Ti V Cr Mn Fe Co Niacute Cu y Zn) 79 SEGUNDA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Mo Pd Ag y Cd) 710 TERCERA SERIE DE METALES DE TRANSICIOacuteN (Pt Au y Hg)
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Clasificacioacuten de la materiaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Perioacutedico de noticias Impreso en papel bond en formato
vertical Dividir una hoja de rotafolios en 2 y doblar eacutestas por la mitad para obtener 8 paacuteginas
Presentacioacuten Desarrollo de un reporte de informacioacuten en forma de noticias en torno a las diferentes clasificaciones de la materia Podraacute incluirse fotografiacuteas graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas en cada noticia
2 Segundo parcialTema Aplicacioacuten de las relaciones ponderales en caacutelculos estequiomeacutetricosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Hoja de caacutelculo en Excel de Windows (versioacuten 2003
maacuteximo) u otro programa autoejecutable entregado en CD Debe incluirse el enunciado del problema la reaccioacuten analizada y el diagrama de bloque que represente las sustancias de entrada y salida del reactor
Presentacioacuten Dada la reaccioacuten global para un proceso industrial especiacutefico (asignado por el profesor) fijados los paraacutemetros de conversioacuten exceso de reactivo y composicioacuten de materias primas establecer las relaciones ponderales necesarias para la obtencioacuten de productos yo reactivos La hoja de caacutelculo deberaacute permitir modificar los datos de alimentacioacuten o produccioacuten y cada uno de los paraacutemetros de la reaccioacuten
3 Tercer parcialTema Procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Cartel de divulgacioacuten sobre toacutepicos relacionados con
procesos quiacutemicos industriales en los que participan compuestos quiacutemicos inorgaacutenicosTamantildeo 60 cm ancho por 90 cm de alto (formato vertical) impreso en papel
bond a partir de una diapositiva ppt o Publisher Presentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a un proceso industrial (asignado por el profesor) presentar importancia econoacutemica del proceso diagrama de la planta reaccioacuten principal manejo de residuos del proceso y aplicaciones cotidianas del producto principal Podraacute incluirse imaacutegenes graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de cada evidencia tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Nomenclatura Quiacutemica InorgaacutenicaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Folleto de divulgacioacuten Impreso en papel bond en formato
vertical Doblar dos hojas tamantildeo oficio por la mitad para obtener 8 paacuteginasPresentacioacuten Disentildeo de ldquocaacutepsulasrdquo informativas sobre la aplicacioacuten de las
recomendaciones de la IUPAC para la nomenclatura de compuestos inorgaacutenicos (foacutermulas nombres funciones) Deberaacute incluir al menos un ejemplo de aplicacioacuten para cada recomendacioacuten
2 Segundo parcialTema Elementos quiacutemicosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Liacutenea del Tiempo Hojas de papel bond de colores unidas oacute
forma continua tamantildeo carta impresas en formato Word para Windows (2003 maacuteximo)Presentacioacuten A partir de una revisioacuten documental en fuentes confiables en
relacioacuten al descubrimiento o siacutentesis de los elementos quiacutemicos conocidos se presentaraacute en forma graacutefica y cronoloacutegica personajes y hechos relevantes de los diferentes aacutembitos de la cultura sucedido simultaacuteneamente a nivel mundial (historia poliacutetica deporte literatura pintura muacutesica salud sociedad etc)
3 Tercer parcialTema Visualizacioacuten de moleacuteculasFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Presentacioacuten de Power Point para Windows (2003
maacuteximo)Tamantildeo 5 diapositivas para exposicioacuten oral de 10 minutosPresentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a las diversas formas en que se representan las moleacuteculas de los compuestos quiacutemicos Podraacute incluirse fotografiacuteas video o visualizadores ejecutables durante la presentacioacuten Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de las evidencias tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
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14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
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Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
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Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
11
Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
13
1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OBLIGATORIAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Clasificacioacuten de la materiaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Perioacutedico de noticias Impreso en papel bond en formato
vertical Dividir una hoja de rotafolios en 2 y doblar eacutestas por la mitad para obtener 8 paacuteginas
Presentacioacuten Desarrollo de un reporte de informacioacuten en forma de noticias en torno a las diferentes clasificaciones de la materia Podraacute incluirse fotografiacuteas graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas en cada noticia
2 Segundo parcialTema Aplicacioacuten de las relaciones ponderales en caacutelculos estequiomeacutetricosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Hoja de caacutelculo en Excel de Windows (versioacuten 2003
maacuteximo) u otro programa autoejecutable entregado en CD Debe incluirse el enunciado del problema la reaccioacuten analizada y el diagrama de bloque que represente las sustancias de entrada y salida del reactor
Presentacioacuten Dada la reaccioacuten global para un proceso industrial especiacutefico (asignado por el profesor) fijados los paraacutemetros de conversioacuten exceso de reactivo y composicioacuten de materias primas establecer las relaciones ponderales necesarias para la obtencioacuten de productos yo reactivos La hoja de caacutelculo deberaacute permitir modificar los datos de alimentacioacuten o produccioacuten y cada uno de los paraacutemetros de la reaccioacuten
3 Tercer parcialTema Procesos quiacutemicos de compuestos inorgaacutenicosFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Cartel de divulgacioacuten sobre toacutepicos relacionados con
procesos quiacutemicos industriales en los que participan compuestos quiacutemicos inorgaacutenicosTamantildeo 60 cm ancho por 90 cm de alto (formato vertical) impreso en papel
bond a partir de una diapositiva ppt o Publisher Presentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a un proceso industrial (asignado por el profesor) presentar importancia econoacutemica del proceso diagrama de la planta reaccioacuten principal manejo de residuos del proceso y aplicaciones cotidianas del producto principal Podraacute incluirse imaacutegenes graacuteficas tablas etc Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de cada evidencia tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Nomenclatura Quiacutemica InorgaacutenicaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Folleto de divulgacioacuten Impreso en papel bond en formato
vertical Doblar dos hojas tamantildeo oficio por la mitad para obtener 8 paacuteginasPresentacioacuten Disentildeo de ldquocaacutepsulasrdquo informativas sobre la aplicacioacuten de las
recomendaciones de la IUPAC para la nomenclatura de compuestos inorgaacutenicos (foacutermulas nombres funciones) Deberaacute incluir al menos un ejemplo de aplicacioacuten para cada recomendacioacuten
2 Segundo parcialTema Elementos quiacutemicosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Liacutenea del Tiempo Hojas de papel bond de colores unidas oacute
forma continua tamantildeo carta impresas en formato Word para Windows (2003 maacuteximo)Presentacioacuten A partir de una revisioacuten documental en fuentes confiables en
relacioacuten al descubrimiento o siacutentesis de los elementos quiacutemicos conocidos se presentaraacute en forma graacutefica y cronoloacutegica personajes y hechos relevantes de los diferentes aacutembitos de la cultura sucedido simultaacuteneamente a nivel mundial (historia poliacutetica deporte literatura pintura muacutesica salud sociedad etc)
3 Tercer parcialTema Visualizacioacuten de moleacuteculasFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Presentacioacuten de Power Point para Windows (2003
maacuteximo)Tamantildeo 5 diapositivas para exposicioacuten oral de 10 minutosPresentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a las diversas formas en que se representan las moleacuteculas de los compuestos quiacutemicos Podraacute incluirse fotografiacuteas video o visualizadores ejecutables durante la presentacioacuten Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de las evidencias tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
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14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
8
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
9
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIgraveA QUIgraveMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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EVIDENCIAS TEMAacuteTICAS OPTATIVAS DEL CURSO DE QUIacuteMICA GENERALEspecificaciones para la elaboracioacuten en equipos de 3 oacute 4 personas
1 Primer parcialTema Nomenclatura Quiacutemica InorgaacutenicaFecha de entrega 30 de agosto al 3 de septiembre de 2010Formato de trabajo Folleto de divulgacioacuten Impreso en papel bond en formato
vertical Doblar dos hojas tamantildeo oficio por la mitad para obtener 8 paacuteginasPresentacioacuten Disentildeo de ldquocaacutepsulasrdquo informativas sobre la aplicacioacuten de las
recomendaciones de la IUPAC para la nomenclatura de compuestos inorgaacutenicos (foacutermulas nombres funciones) Deberaacute incluir al menos un ejemplo de aplicacioacuten para cada recomendacioacuten
2 Segundo parcialTema Elementos quiacutemicosFecha de entrega 11 al 15 de octubre de 2010Formato de trabajo Liacutenea del Tiempo Hojas de papel bond de colores unidas oacute
forma continua tamantildeo carta impresas en formato Word para Windows (2003 maacuteximo)Presentacioacuten A partir de una revisioacuten documental en fuentes confiables en
relacioacuten al descubrimiento o siacutentesis de los elementos quiacutemicos conocidos se presentaraacute en forma graacutefica y cronoloacutegica personajes y hechos relevantes de los diferentes aacutembitos de la cultura sucedido simultaacuteneamente a nivel mundial (historia poliacutetica deporte literatura pintura muacutesica salud sociedad etc)
3 Tercer parcialTema Visualizacioacuten de moleacuteculasFecha de entrega 22 al 27 de noviembre de 2010Formato de trabajo Presentacioacuten de Power Point para Windows (2003
maacuteximo)Tamantildeo 5 diapositivas para exposicioacuten oral de 10 minutosPresentacioacuten A partir de una investigacioacuten documental en fuentes confiables
en relacioacuten a las diversas formas en que se representan las moleacuteculas de los compuestos quiacutemicos Podraacute incluirse fotografiacuteas video o visualizadores ejecutables durante la presentacioacuten Deberaacute citarse las fuentes consultadas
Los archivos electroacutenicos de las evidencias tambieacuten deberaacuten enviarse a los profesores viacutea correo electroacutenico excepto si el tamantildeo del archivo rebasa la
capacidad del servidor en cuyo caso deberaacute entregarse en CD
6
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
7
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
8
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Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
9
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICAREGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIacuteMICA
I- Disposiciones Generales
1 Las disposiciones contenidas en este Reglamento deberaacuten ser observadas y cumplidas por el personal docente y los estudiantes que cursan los laboratorios de Quiacutemica pertenecientes al Departamento de Formacioacuten Baacutesica de la ESIQIE
2 Los estudiantes podraacuten acceder y hacer uso de los laboratorios en su horario asignado soacutelo que esteacute presente el profesor titular y que a juicio del mismo los alumnos cuenten con los conocimientos previos requeridos para el manejo seguro de reactivos material y equipo
3 Los alumnos que no se presenten a una sesioacuten de trabajo se les consideraraacute falta de asistencia injustificada
4 La falta colectiva de los alumnos sin causa justificada se consideraraacute como falta de asistencia
5 Transcurridos 15 minutos de la hora sentildealada para el inicio de la sesioacuten no se permitiraacute la entrada a ninguacuten estudiante lo cual seraacute considerado falta de asistencia injustificada
6 Los alumnos deberaacuten permanecer en el aacuterea donde se realice la actividad experimental durante el tiempo designado para el desarrollo de la sesioacuten y soacutelo podraacuten salir con autorizacioacuten directa del profesor titular
7 El profesor titular pasaraacute lista de asistencia a los alumnos en cualquier tiempo durante el desarrollo de la sesioacuten y los alumnos que no esteacuten presentes de manera justificada se les consideraraacute como falta de asistencia
8 Las faltas de asistencia por causas de fuerza mayor deberaacuten ser justificadas ante el Presidente de Academia en un plazo no mayor a ocho diacuteas quieacuten decidiraacute la forma en que se ha de proceder para recuperar y realizar las actividades correspondientes a esa sesioacuten
9 Los alumnos deberaacuten esperar la llegada de su profesor hasta 15 minutos despueacutes del horario correspondiente para el inicio de la sesioacuten de trabajo transcurrido este lapso acudiraacuten ante el Presidente de Academia para que decida la forma en que se ha de resolver el problema
10Siempre se deberaacute usar una bata de algodoacuten zapato cerrado y bajo lentes (gogles) de seguridad y mantener en su caso el cabello recogido durante la permanencia en los laboratorios
11Queda estrictamente prohibido fumar tomar alimentos y bebidas asiacute como sentarse en las mesas de trabajo
12Los alumnos que no guarden la disciplina debida durante el desarrollo de una sesioacuten de trabajo seraacuten expulsados del curso y sancionados conforme el Reglamento Interno del IPN
13Ninguacuten alumno podraacute salir del edificio de los laboratorios llevando consigo reactivos materiales instrumentos o equipos de laboratorio salvo que cuente con un permiso escrito por su profesor titular
7
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
8
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Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
9
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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14Si se comprobase la sustraccioacuten de reactivos materiales instrumentos o equipo de laboratorio por parte de uno o varios alumnos estos seraacuten sancionados de acuerdo al Reglamento Interno del IPN
15El material de laboratorio que rompan los alumnos durante las sesiones de trabajo deberaacute ser remplazado mediante la adquisicioacuten por compra antes de la conclusioacuten del curso
16 Queda prohibido hacer uso de los pasillos y espacios destinados a los laboratorios para reuniones no acadeacutemicas de profesores y alumnos
II- Disposiciones de operacioacuten
1 Cada grupo de alumnos se dividiraacute en 2 secciones y cada una de eacutestas tendraacute asignado un profesor responsable
2 De acuerdo al nuacutemero de alumnos de cada seccioacuten se formaraacuten equipos de trabajo constituidos por 3 o 4 integrantes
3 Para realizar una sesioacuten de trabajo cada alumno deberaacute tener los conocimientos referentes a ella y haber cumplido las actividades previas sentildealadas en el correspondiente guioacuten impreso
4 Cada estudiante usaraacute una bitaacutecora de laboratorio con las caracteriacutesticas sentildealadas por su profesor titular para registrar los caacutelculos resultados investigaciones y observaciones de las actividades previas y de laboratorio asiacute como el reporte de cada sesioacuten de trabajo
5 Los reactivos materiales instrumentos y equipos de laboratorio necesarios para cada sesioacuten de trabajo seraacuten entregados a los alumnos dentro de los primeros 15 minutos de la sesioacuten
6 Una vez terminado el montaje de los materiales e instrumentos de laboratorio requeridos para realizar la actividad experimental cada equipo de trabajo solicitaraacute el visto bueno del profesor En caso de no cumplirlo y producir alguacuten dantildeo a los materiales o instrumentos se exigiraacute la responsabilidad de dicho dantildeo
7 Por cada sesioacuten de laboratorio efectuada el alumno deberaacute elaborar un reporte manuscrito en su bitaacutecora personal en la forma y tiempo que el profesor establezca
8 El reporte de cada sesioacuten de trabajo seraacute evaluado por el profesor y regresado a los alumnos con el objetivo de que tomen nota de las observaciones realizadas en el mismo
9 La evaluacioacuten de cada una de las actividades de sesioacuten de los cursos de laboratorio de Quiacutemica de Formacioacuten Baacutesica estaraacute conformada por los siguientes rubros y ponderaciones
Bitaacutecora de laboratorio (reporte de actividadesde laboratorio y conclusiones) 50
Actividades previas (con referencias) 30 Desempentildeo en el laboratorio 20
8
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
9
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIgraveA QUIgraveMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Se considera APROBADA una actividad de sesioacuten cuando su evaluacioacuten sea igual o mayor a 70 Cuando el resultado de dicha evaluacioacuten sea menor a este valor se consideraraacute NO APROBADA
10Considerando el caraacutecter teoacuterico-praacutectico de los cursos de Quiacutemica en el departamento de Formacioacuten Baacutesica la calificacioacuten final del curso de laboratorio se reportaraacute mediante un porcentaje de praacutecticas aprobadas y el concepto de ACREDITADO O NO ACREDITADO conforme
actividades aprobadas evaluacioacuten
80 acreditado
60 lt 80 recuperacioacuten de praacutecticas
lt60 no acreditado
11LA ACREDITACIOacuteN DEL CURSO DE LABORATORIO DARAacute DERECHO A LA CALIFICACIOacuteN DEL CURSO TEOacuteRICO
ACADEMIA DE QUIacuteMICA 2010
9
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
10
Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Planos
Ciliacutendricos
Cuacutebicos
Mixtosvarios
Sin mango
Con mango
Sin tapa
Con tapa
licuadora
exprimidor
cucharones
batidora
mesa
Platos hondos
Platos extendidos
Sartenes
Cuchillos
Vasos de plaacutestico
Vasos de vidrio
Cacerolas
Especieros
Estufa de gas
Estufa eleacutectrica
Horno de gas
Horno eleacutectrico
Refrig con congelador
Refrig sin congelador
Para cocinar
Paraconservar
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Recursos didaacutecticos para el aprendizaje
Este material tiene como propoacutesito presentar algunos de los recursos didaacutecticos maacutes comunes que pueden auxiliarte en la integracioacuten de conocimientos A continuacioacuten te presentamos CINCO formas en que se puede organizar un conjunto de conceptos y los criterios utilizados para construirlos
EJEMPLO DECuadro sinoacuteptico
Descripcioacuten de los elementos de una cocina
Estufa Alacenas Refrigerador Batidora Licuadora Hornos Platos Exprimidor Mesa Cuchillos Especieros Sartenes Cacerolas Vasos Cucharones
Criterios de clasificacioacuten
1- Forma geomeacutetrica predominante2- Aditamentos3- Usos
Aplicacioacuten pertinente
Presentacioacuten sinteacutetica de grupos en base a caracteriacutesticas similares que pueden o no especificarse en el esquema Se termina en individuos
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Elementosde una cocina
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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EJEMPLO DEDiagrama descriptivo
de flujo
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Presentar la secuencia de pasos en un procedimiento
Puede tener entradas en distintos niveles
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
Encender la estufa
Calentar la sarteacuten
Agregar aceite
Calentar aceite
Agregar cebolla
Freiacuter cebolla hasta acitronar
Agregar frijoles cocidos
Mezclar
Machacar frijoles
Sazonar
Calentar hasta evaporacioacuten
Servir
Picar cebolla
Cocer frijoles
Freiacuter totopos
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Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Calentar una sarteacuten en la estufa
iquestestaacute calienteno si
Adicionarle aceite
iquestestaacute calienteno
no
no si
si
Adicionar Cebolla picada
iquestestaacute transparente
Adicionar los frijoles previamente cocidos
iquestestaacuten molidos si
Sazonar
Dejar secar
Servir
Calentar el aceite
Freiacuter la cebolla
Machacar los frijoles
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EJEMPLO DEDiagrama de toma de
decisiones
Procedimiento para
Preparar frijoles refritos
Aplicacioacuten pertinente
Toma de decisiones en diferentes etapas de un procedimiento Requiere
satisfacer un criterio para continuar
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EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
EJEMPLO DEMapa conceptual
Concepto principal Cocina
Lista de conceptos relacionados
Estufa Alacenas Refrigerador Tostador Licuadora Exprimidor Cuchillos Sartenes Cacerolas Electricidad Agua Gas
Aplicacioacuten pertinente
Establecer relaciones entre los componentes (conceptos objetos) de
la red Se pueden establecer jerarquiacuteas y
la lectura se realiza siguiendo las flechas (cuando las hay) o
construyendo frases con sentido
Sobre las liacuteneas se escriben los conectores que permiten la lectura de las relaciones entre los conceptos (que se
encierran en un ciacuterculo)
Criterios utilizados para la seleccioacuten de conceptos relacionados
1 Uso2 Movilidad3 Energiacutea utilizada
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1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
1- Para preparar los alimentos se requieren instrumentos utensilios aparatos y energiacuteas2- Para procesar los alimentos se aplica los efectos de la energiacutea sobre la materia alimenticia
Conocer los objetos integrantes de una cocina y sus usos
- Hay aparatos manuales mecaacutenicos y eleacutectricos- Los utensilios y aparatos estaacuten hechos de diversos materiales- Tienen diferentes formas geomeacutetricas
-Leyes de la transformacioacuten quiacutemica y fiacutesica de la materia-Efectos de la aplicacioacuten de las energiacuteas eleacutectrica caloriacutefica y mecaacutenica sobre la materia- Resistencia de materiales
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Pregunta central
Objetivos iniciales(Eventos)
Dominio Conceptual (Pensamiento teoacuterico)
Dominio Metodoloacutegico(Accioacuten)
Teoriacutea de referencia
Leyes y Principios
Conceptos
Conocimiento adquirido(Conclusiones)
Accioacuten(Transformaciones)
Observaciones y Registros
Propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de la materia alimenticia y sus transformaciones
-Visitar una cocina y observar queacute aparatos instrumentos y utensilios contiene Investigar los usos de cada uno
Procesamiento de alimentosAparatos Utensilios InstrumentosEnergiacutea mecaacutenica eleacutectrica caloriacuteficaMateriales de construccioacutenFormas geomeacutetricas
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EJEMPLO DEldquo V rdquo epistemoloacutegica
(de Gowin)
Problema
iquestCuaacuteles son los instrumentos que se encuentran en la cocina moderna y para queacute sirven
Aplicacioacuten pertinente
Uso del sustento teoacuterico para profundizacioacuten en
la explicacioacuten de hechos eventos y
resolucioacuten de problemas
Las acciones observaciones y
conclusiones deberaacuten responder la pregunta central con base en la
comprensioacuten de los elementos teoacutericos
ADLO
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar y usar las fuentes documentales y electroacutenicas de informacioacuten maacutes importantes en las aacutereas de Quiacutemica e Ingenieriacutea Quiacutemica con eacutenfasis en el tema de Quiacutemica y medio ambiente
Identificar las diferentes fuentes de informacioacuten los accesos a las mismas y las instituciones a las que pertenecen
Realizar una buacutesqueda de informacioacuten en dos fuentes diferentes de los factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente para confrontar semejanzas y diferencias de datos
Respetar los derechos de autor como referencias de informacioacuten y asumir el compromiso individual con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible
Los conocimientos que la humanidad ha generando se transmiten por las viacuteas oral y la escrita en diferentes medios En especial el conocimiento cientiacutefico se concentra en libros diccionarios especializados revistas videos memorias de reuniones discos compactos y la web
LibrosLos libros son una de las fuentes maacutes importantes de informacioacuten en el aacuterea de la formacioacuten profesional porque en ellos se encuentra sistematizado el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico Existen diferentes niveles de contenidos en los libros por lo que es importante distinguir cuaacutel es el que se busca
Para las asignaturas de Quiacutemica cada antildeo aparecen nuevas obras y ediciones de las que ya existen en el mercado Es recomendable consultar estas ediciones porque si bien los fundamentos no han cambiado radicalmente durante los uacuteltimos antildeos el contexto actual si es muy diferente y en los libros actualizados de quiacutemica se ha buscado incluir aplicaciones novedosas o explicaciones a hechos conocidos desde hace mucho tiempo
Enseguida se enlista una serie de libros de editoriales serias y que estaacuten actualizados para el nivel superior
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
a) Quiacutemica Chang Raymond Editorial Mc Graw Hill 9a edicioacuten China 2007
b) Quiacutemica y reactividad quiacutemica Kotz John C et al Editorial Thomson 6a edicioacuten Meacutexico 2005
c) Quiacutemica La Ciencia CentralBrown Theodore L et al Prentice Hall Hispanoamericana S A 9ordf edicioacuten Meacutexico 2005
En el caso particular de las ciencias baacutesicas y las ingenieriacuteas los manuales (handbook) constituyen un material de gran utilidad acadeacutemica y profesional puesto que contienen informacioacuten condensada de aplicacioacuten cotidiana asiacute como graacuteficas nomogramas yo tablas con datos de las propiedades especiacuteficas de un sinnuacutemero de diferentes substancias simples o mezclas
Algunos handbooks se encuentran disponibles en versioacuten electroacutenica (CD) e impresos en idioma castellano en tanto que otros soacutelo en su versioacuten original en idioma ingleacutes En el caso especiacutefico de quiacutemica e ingenieriacutea quiacutemica las referencias primarias maacutes importantes en este aacutembito son
a) Manual del Ingeniero Quiacutemico (Chemical Engineerrsquos Handbook) John H Perry et al 7ordf Edicioacuten McGraw Hill Book Co
b) Manual de Quiacutemica y Fiacutesica (Handbook of Chemistry and Physics) D R Lide CRC Press 87th Edition
c) Manual de Quiacutemica de Lange (Langersquos Chemistry Handbook) McGraw Hill Book Co
d) Enciclopedia de Productos Quiacutemicos (Merck Index)
En el caso particular de la ingenieriacutea quiacutemica merece una especial mencioacuten la obra Enciclopedia de la Tecnologiacutea Quiacutemica compilada por R Kirk y D Othmer
RevistasHoy en diacutea el conocimiento cientiacutefico y tecnoloacutegico de frontera se transmite principalmente por medio de artiacuteculos impresos en revistas de publicacioacuten perioacutedica (Journal) que son editadas por asociaciones de especialistas en cada aacuterea del conocimiento
Otra forma de dar a conocer en forma oral o escrita los resultados de las investigaciones realizadas es en los congresos simposios y coloquios de especialistas ya que simultaacuteneamente a su presentacioacuten oral se publican los resuacutemenes yo los artiacuteculos completos en las memorias del evento
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Anteriormente esas memorias siempre eran impresas en papel pero con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas de informacioacuten cada vez se usan maacutes los discos compactos o se ponen a disposicioacuten en la web
Algunas revistas de divulgacioacuten publicadas en Meacutexico por instituciones de prestigio cientiacutefico-tecnoloacutegico son
a) Avance y Perspectiva (CINVESTAV)wwwcinvestavmxpublicacionesavancehtml
b) Ciencia y Desarrollo (CONACYT) wwwconacytmxComunicacionRevistaIndexhtml
c) Revista de la Sociedad Quiacutemica de Meacutexico (SQM)wwwjmcsorgmx
d) Revista Mexicana de Ingenieriacutea Quiacutemica (AMIDIQ) wwwiqcelayaitcmxrmiqrmiqhtm
e) iquestCoacutemo ves (UNAM)wwwcomovesunammx
BibliotecasLa biblioteca es el lugar en el que se encuentran concentrados libros archivos publicaciones perioacutedicas etc Algunas instituciones han digitalizado su acervo para ponerlo a disposicioacuten de un puacuteblico maacutes numeroso a traveacutes de accesos electroacutenicos surgiendo asiacute las bibliotecas digitales Si se conservan principalmente revistas y publicaciones perioacutedicas se les conoce con el nombre de hemerotecas
Algunas bibliotecas en las que se puede encontrar informacioacuten quiacutemica son las siguientes
a) Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea del IPN (BNCT) httpazulbnctipnmx
b) Bibliotecas del Centro de Investigacioacuten y Estudios Avanzados del Instituto Politeacutecnico Nacional (CINVESTAV) wwwcinvestavmx
c) Biblioteca del Instituto Mexicano del Petroacuteleo (IMP)httpbibliotecaimpmxabnetclexe07067ID306f74dlACC=101
d) Bibliotecas de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico (UNAM) wwwunammxserviciosbibliotecashtml
e) Bibliotecas de la Universidad Autoacutenoma Metropolitana (UAM) wwwuammx
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
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Bancos de datos Dada la gran cantidad de informacioacuten que se maneja en cada aacuterea del conocimiento han surgido en la web los llamados Bancos de datos los cuales son sitios de Internet en donde se pueden hacer buacutesquedas bibliograacuteficas por temas especiacuteficos La buacutesqueda generalmente es gratuita pero en la mayoriacutea de casos tienen un costo si se quieren consultar los artiacuteculos completosEn algunos buscadores como Scirus se puede encontrar dos tipos de artiacuteculos los que son publicados en impreso y se suben a la red en formato pdf y los que uacutenicamente se publican en la red con formato html
Es frecuente que la informacioacuten maacutes confiable se encuentre en idioma ingleacutes lo cual no significa que toda la informacioacuten que estaacute en este idioma sea cierto y confiable
Para llevar a cabo una buena buacutesqueda hay que definir unas palabras clave que describan perfectamente el tema que se busca de no hacerlo se corre el riesgo de perderse en el mundo de informacioacuten existente
Algunas paacuteginas web que contienen informacioacuten quiacutemica y ambiental son
a) Tabla perioacutedica wwwpubsacsorgcen80thelements
b) Quiacutemica verdewwwepagovopptintrgreenchemistry
c) Residuos soacutelidos en el Distrito Federalwwwsmadfgobmx
d) Residuos domeacutesticoswwwChemical_cocktailorg
e) Desechos electroacutenicos wwwtragamovilcom
f) Programa de escritura de foacutermulaswwwmdlicomdownloadsdownloadebleindexjsp
g) Buscador general de revistas congresos bases de datos etcwwwquimicavzecom
h) Software gratishttpusersurgentbetkuppenschem
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo identificaraacute tres bibliotecas puacuteblicas (las maacutes cercanas a la vivienda y a la escuela) anotar la direccioacuten y horario de atencioacuten al puacuteblico asiacute como ubicar si en la web tienen una paacutegina de ella o alguacuten enlace
Cada equipo de trabajo desarrollaraacute una investigacioacuten documental en medios impresos y electroacutenicos con relacioacuten a UNO de los conceptos enlistados previa asignacioacuten por el profesor asiacute como la descripcioacuten de una problemaacutetica ambiental en su entorno inmediato ya sea escrita (con una extensioacuten maacutexima de una cuartilla) o visualizada en dibujo o fotografiacutea
1- Medio ambiente 2- Energiacuteas alternas 3- Tratamiento de efluentes4- Cuidado responsable 5- Quiacutemica verde 6- Contaminacioacuten ambiental7- Proceso limpio 8- Cero emisiones 9- Reducir-reusar-reciclar10- Desarrollo sostenible 11- Residuo peligroso 12- Responsabilidad social
Cada equipo de trabajo localizaraacute y recuperaraacute material multimedia con imagen y sonido y duracioacuten maacutexima de 5 minutos relacionado con la prevencioacuten yo remediacioacuten de un problema ambiental
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
Registra las fichas de cada una de las referencias localizadas en la web y de los artiacuteculos impresos
Elabora un mapa conceptual empleando la informacioacuten de los materiales consultados anexando la problemaacutetica detectada
Enlista las bibliotecas identificadas y realiza una encuesta sobre aquellas que concuerden su ubicacioacuten por zona horario de atencioacuten y materiales existentes
Enlista los nombres y temaacuteticas de los materiales multimedia asiacute como la direccioacuten electroacutenica de los sitios en los cuales fueron localizados
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
OBJETIVO GENERAL
Enlistar caracterizar y clasificar los materiales equipos e instrumentos existentes en un laboratorio de quiacutemica general
Identificar los materiales de laboratorio y clasificarlos de acuerdo a su uso o caracteriacutestica principal
Seleccionar el material de laboratorio seguacuten su uso especifico y realizar mediciones pertinentes
Valorar la importancia de realizar las actividades y mediciones de forma correcta responsable y honesta
En la quiacutemica como ciencia y asignatura de caraacutecter experimental es importante y necesario realizar la identificacioacuten y manejo de los aparatos equipos y materiales comunes en el laboratorio para el Ingeniero Quiacutemico en cualquiera de sus especialidades esta habilidad constituye parte importante de su formacioacuten y desempentildeo profesional
Existen diversos materiales equipos e instrumentos que satisfacen las distintas necesidades de cada laboratorio este curso se enfocaraacute en aquellos de uso comuacuten en el laboratorio de quiacutemica general
Algunos de los criterios para la clasificacioacuten de los materiales de laboratorio son Por su construccioacuten
a) Utensilios- Se le designa asiacute a cualquier material sencillo Ejemplos soporte universal anillos rejilla gradilla pipeta probeta etc
b) Aparatos- Es todo aquel material de construccioacuten maacutes elaborada Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
Por su usoa) De soporte- Es todo material que se utiliza para sujetar yo sostener a otro
Ejemplos soporte universal gradillas pinzas para crisol entre otrosb) De almacenamiento- Son todos aquellos recipientes donde se guarda y
conserva una sustancia de caracteriacutesticas especiales Ejemplos frasco gotero matraz baloacuten etc
c) Volumeacutetricos- Es aquel material con el cual se puede medir un volumen
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Ejemplos pipeta graduada bureta etcd) De uso especiacutefico- Se caracterizan porque cada uno de ellos se utiliza de
manera particular Ejemplos embudos vaso de precipitados etc
Para el manejo adecuado de todo material de laboratorio se debe considerar La correcta limpieza del material antes y despueacutes de su uso permite mayor
exactitud en los datos experimentales y logra eliminar substancias (residuos) que producen errores en las medidas de los voluacutemenes o alterar las reacciones que se lleven a cabo
Para la limpieza simple del material de vidrio1 Lavar con agua y jaboacuten mediante el uso de escobillones u otros utensilios
de limpieza 2 Enjuagar bien con agua corriente3 Enjuagar con agua destilada4 Dejar escurrir sobre una franela o en los materiales de soporte
disponibles o bien5 Secar con una toalla de papel
Cuando la limpieza simple del material de vidrio no sea suficiente para eliminar impurezas seraacute necesario utilizar una o varias soluciones quiacutemicas para el lavado por ejemplo la mezcla croacutemica y la potasa alcohoacutelica
Antes de lavar el material de vidrio y despueacutes de un experimento es de suma importancia haber analizado el tratamiento que se daraacute de los residuos que se generen en dicho experimento
Todo experimento implica la realizacioacuten de mediciones de aquellos paraacutemetros considerados fundamentales para el mismo por ejemplo las temperaturas masas yo voluacutemenes de los diferentes reactivos y productos de una reaccioacuten
El concepto medicioacuten es comparar una magnitud con otra de la misma especie que convencionalmente se ha tomado como unidad Para esto es necesario utilizar un instrumento acorde a la precisioacuten requerida en la medicioacuten
Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
Para medir voluacutemenes de liacutequidos se usan diferentes materiales de vidrio graduados (tambieacuten existen de plaacutestico tefloacuten) que dan diferente exactitud para la medicioacuten de una misma magnitud Para la lectura real se debe considerar el tipo de menisco del liacutequido y el aforo del recipiente
Menisco- Es la curvatura coacutencava o convexa que presentan los liacutequidos en su superficie al estar confinados en un recipiente volumeacutetrico
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
Aforar- Es una operacioacuten consistente en agregar un liacutequido a un material volumeacutetrico hasta que el menisco coincida con el aforo En el caso de los liacutequidos transparentes la liacutenea de aforo deberaacute quedar tangente a la parte inferior del menisco en los liacutequidos obscuros la medida se tomaraacute en la parte superior del menisco Siempre que se realice un aforo es indispensable que la vista del analizador esteacute perpendicular y a la misma altura del aforo para evitar el llamado error de paralaje
ACTIVIDADES PREVIAS
Efectuacutea una buacutesqueda electroacutenica de los diversos materiales que se usan en un laboratorio de quiacutemica en tu bitaacutecora anexa la informacioacuten localizada y un cuadro sinoacuteptico que muestre la clasificacioacuten de dichos materiales
Realiza una buacutesqueda en la seccioacuten amarilla del directorio telefoacutenico sobre distribuidores de materiales de laboratorio asiacute como de talleres de reparacioacuten Enlista tres datos identificados sentildealando el tipo de material al que se dedican
Efectuacutea una revisioacuten bibliograacutefica en libros de quiacutemica sobre los conceptos de exactitud precisioacuten error y reproducibilidad
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Observa identifica y dibuja en tu bitaacutecora los materiales que te fueron entregados
2- Elige los materiales pertinentes que se encuentren en tu mesa de trabajo para realizar las siguientes mediciones 15 mL de muestra color verde 50 mL de muestra color azul 128 mL de muestra color amarillo y 200 mL de muestra incolora Por separado coloca cada solucioacuten colorida en un tubo de ensaye e identifica el tipo de menisco Escribe el nombre del material que usaste para realizar las mediciones
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Coacutencavo Convexo
Aforo
Aforo
Liacutequidos Transparentes
Liacutequidos Obscuros
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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(especifica si tienes otros de diferentes capacidades) y esquematiza los meniscos finalmente regresa las muestras a cada uno de sus recipientes originales
3- Pesa una muestra de 350g de cloruro de sodio NaCl (sal de cocina) en la balanza granataria y comprueba la medicioacuten en la balanza electroacutenica Reporta lo que percibiste
SIEMPRE SE DEBE REALIZAR LA TARA DEL MATERIAL QUE SE USARAacute PARA LA PESADA REALIZA ESTA OPERACIOacuteN EN CADA UNA DE LAS BALANZAS Y REGISTRA LOS DATOS CORRESPONDIENTES
4- Coloca la muestra anterior en un vaso de precipitados de 250mL y disueacutelvela con agua de uso comuacuten hasta la marca de 100mL del vaso Transfiere esta solucioacuten a un matraz volumeacutetrico de 100mL y observa si existe concordancia entre el volumen medido en el vaso de precipitados con el aforo del matraz volumeacutetrico En su caso realiza la operacioacuten necesaria para llegar al aforo del matraz volumeacutetrico
5- Toma una muestra de 50mL de la solucioacuten preparada y calieacutentala en un vaso de precipitados hasta evaporar el agua en su totalidad Nombra y escribe a queacute grupo pertenece cada uno de los materiales que utilizaste para esta operacioacuten esquematiacutezalos y anota las temperaturas inicial y final del experimento
6- Considera coacutemo hariacuteas para preparar la siguiente mezcla sin emplear los materiales de medicioacuten que conoces Anota la descripcioacuten del procedimiento en tu bitaacutecora empleando un diagrama de toma de decisioacuten
Mediante el uso de los instrumentos de medicioacuten necesarios prepara una porcioacuten de pasta para moldear (play-doh) mezclando las siguientes sustancias en un recipiente conforme el orden que se describe
600 g de harina de trigo 300 g de sal de mesa 400 mL de agua 002 g de color vegetal (una gota) 006 mL de glicerina (una gota)
helliphellipREPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anota tus observaciones y representa tus operaciones mediante un diagrama de flujo y escribe el nombre del instrumento utilizado en cada medicioacuten
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
OBJETIVO GENERAL
Realizar diversos procedimientos experimentales para la manipulacioacuten de material de laboratorio e identificar la secuencia para cada uno de ellos
Identificar los procedimientos y materiales adecuados en cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en dos diferentes escalas de manipulacioacuten
Valorar el orden y limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Un ingeniero quiacutemico debe ser capaz de identificar el material de laboratorio correcto y usarlo de manera pertinente para efectuar cualquier procedimiento experimental que se requiera dentro del aacuterea en que se desempentildea
La experimentacioacuten no es la simple repeticioacuten de un fenoacutemeno de tal forma de poder correlacionar datos y verificar la validez de una teoriacutea Al disentildear un experimento quiacutemico se deben prever todas las opciones de operacioacuten y de validacioacuten existentes
Las capacidades de indagacioacuten deben tomar en cuenta las diversas operaciones de separacioacuten purificacioacuten y valoracioacuten de las sustancias que se manejan antes durante y al final de un proceso quiacutemico Por lo anterior al disentildear un experimento quiacutemico debemos seleccionar la escala de trabajo que represente manipulaciones accesibles costos y desechos miacutenimos pero que permita visualizar las caracteriacutesticas propiedades o cantidades deseadas
En el aacutembito experimental toda operacioacuten cuenta con dos escalas de trabajo en el laboratorio antes de llevar el proceso al nivel industrial
Escala de vidrioSe reconoce con esta denominacioacuten aquella operacioacuten que se realiza en el laboratorio generalmente con material de vidrio y a su vez se divide en
- Microescala la cual utiliza materiales disentildeados o adaptados para consumir cantidades miacutenimas de sustancias con el consecuente ahorro de recursos espacio y menor impacto ambiental
- Macroescala es la operacioacuten tradicional en la que se utilizan materiales convencionales y las cantidades de las sustancias son adecuadas para una
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OBJETIVOS PARTICULARES
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIgraveA QUIgraveMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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visualizacioacuten coacutemoda e inmediata en consecuencia los desechos y residuos son de mayor consideracioacuten
Escala planta pilotoPara reconocer el impacto de las variables involucradas en una operacioacuten prevista con cantidades proyectadas para una situacioacuten de la vida cotidiana se hace necesario disentildear los equipos como si estuvieran en la planta pero con menores dimensiones para poder efectuar repeticiones del proceso experimental y cuyas afectaciones econoacutemicas y ambientales no sean elevadas
Procedimientos experimentalesCuando es necesario establecer la cantidad yo concentracioacuten presente de alguacuten compuesto quiacutemico (por ejemplo la dureza del agua la concentracioacuten de una solucioacuten etc) la titulacioacuten volumeacutetrica es uno de los meacutetodos de anaacutelisis quiacutemico cuantitativo maacutes usuales e importantes
Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIgraveA QUIgraveMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACTIVIDADES PREVIAS
Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Titulacioacuten (Valoracioacuten)
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro Aforar la bureta hasta un volumen de
25 mL con solucioacuten 01 N de NaOH evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta volumeacutetrica medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla a un matraz erlenmeyer de 150 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 50 mL
Agregar de 3 gotas de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente de la bureta la solucioacuten alcalina (NaOH) sin dejar de agitar el matraz Hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la bureta la cual corresponde al volumen agregado
Aforar la jeringa hasta un volumen de 5 mL con solucioacuten NaOH 01 N evitando la presencia de burbujas
Con una pipeta graduada medir 10 mL de solucioacuten de HCl y agregarla en un matraz erlenmeyer de 25 mL
Adicionar agua destilada al matraz hasta la marca de 5 mL
Agregar una gota de indicador fenolftaleiacutena
Descargar lentamente la solucioacuten alcalina (NaOH) de la jeringa sin dejar de agitar el matraz hasta obtener el vire del indicador (de incoloro a rosa)
Efectuar la lectura en la jeringa que corresponde al volumen agregado
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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2- Filtracioacuten
Realiza cada una de las siguientes operaciones en la secuencia sentildealada sin contaminar tu material y los reactivos empleados Pregunta antes de realizar algo que desconozcas
Escala Macro Escala Micro
Con una probeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 100 oacute 250 mL
Con otra probeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
Con una pipeta medir 10 mL de solucioacuten diluida de yoduro de potasio y vaciarla a un vaso de precipitados de 10 oacute 25 mL
Con otra pipeta medir 10 mL de solucioacuten concentrada de nitrato de plomo (II) y agregarla en el vaso de precipitados que contiene la solucioacuten de yoduro de potasio
Armar el equipo de filtracioacuten como lo muestra la figura 2 y filtrar el contenido del vaso
Tarar (pesar) un vidrio de reloj limpio y seco
Colocar el papel filtro con el precipitado obtenido y pesarlo aunque esteacute huacutemedo
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Describe las diferencias y semejanzas existentes entre los procedimientos micro y macro de trabajo experimental en el laboratorio
Determina la masa de precipitado obtenido en cada experimento asiacute como las diferencias fiacutesicas entre ellos
Escribe las conclusiones sobre la utilidad y el impacto de cada una de las escalas utilizadas en las actividades experimentales del laboratorio
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
OBJETIVO GENERAL
Diferenciar las operaciones y los procesos unitarios asiacute como realizar procedimientos experimentales para manipular materiales de laboratorio
Identificar los procedimientos y materiales adecuados para cada experimento
Realizar las secuencias experimentales para diferenciar el manejo de material en las operaciones y en los procesos unitarios
Valorar el orden y la limpieza en las actividades experimentalesINTRODUCCIOacuteN
Las Operac iones Uni tar ias son parte fundamental en la carrera de ingenieriacutea quiacutemica y pueden entenderse como las teacutecnicas de purif icacioacuten o separacioacuten de los componentes de una mezcla con base en la aplicacioacuten de fenoacutemenos fiacutesicos Ademaacutes presentan la particularidad de poder circunscribirse bajo un modelo matemaacutetico que representa a los procesos de transferencia de masa y energiacutea Entre otras se tienen la evaporacioacuten destilacioacuten secado absorcioacuten cristalizacioacuten etc
Los Procesos Uni tar ios son las transformaciones quiacutemicas de las sustancias todo proceso especiacutefico estaacute representado por una reaccioacuten quiacutemica entre las cuales se pueden mencionar la combustioacuten neutralizacioacuten nitracioacuten piroacutelisis sulfonacioacuten polimerizacioacuten y fermentacioacuten
Usualmente todo proceso u operacioacuten unitaria puede representarse mediante representaciones esquemaacuteticas entre las cuales tenemos
Diagrama de bloques
Diagrama de flujo
El diagrama de bloques consta de un conjunto de rectaacutengulos en cuyo interior se indica la operacioacuten o proceso efectuado para conectar un bloque con otro se emplea una flecha que indica el material utilizado y el sentido en que se realiza la operacioacuten yo proceso
El diagrama de flujo consiste en la representacioacuten simboacutelica convencional de los equipos en los cuales se lleva a cabo el cambio (operacioacuten o proceso) especificando las cantidades y composiciones empleadas asiacute como las condiciones de trabajo (Presioacuten temperatura tiempo conversioacuten catalizador etc)
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OBJETIVOS PARTICULARES
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
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1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Como ya se sabe el manejo de materiales de experimentacioacuten tiene diferentes escalas de trabajo lo cual se pudo verificar en la Sesioacuten anterior mediante experimentos en las dos escalas de vidrio y su referencia con la escala de planta piloto en los laboratorios pesados de ingenieriacutea quiacutemica
De forma similar en las actividades presentes se realizaraacuten experimentos de operaciones y procesos a escala de vidrio los cuales tambieacuten se pueden efectuar en planta piloto y a nivel planta industrial
ACTIVIDADES PREVIAS
Esquematiza con ilustraciones o dibujos las palabras escritas en negritas en la introduccioacuten
Elabora el diagrama de bloques del procedimiento que vas a realizar en el laboratorio indicando el nombre de la operacioacuten o proceso que se efectuaraacute
Dibuja cinco esquemas que identifiquen a operaciones o procesos unitarios cuando se realiza un diagrama de flujo a nivel de disentildeo industrial
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1 En un tubo de ensaye coloca 15 mL de solucioacuten de nitrato de plomo (II)
2 Determina el caraacutecter alcalino (baacutesico) o aacutecido de la solucioacuten mediante el uso de papel tornasol (Litmus) Tomar en cuenta que si el papel Litmus cambia de rosa a azul la solucioacuten es baacutesica y si cambia de azul a rosa la solucioacuten es aacutecida
3 Antildeade diez gotas de agua destilada para diluir la solucioacuten hasta un volumen aproximado de 20 mL
4 Adiciona solucioacuten acuosa de aacutecido clorhiacutedrico hasta la precipitacioacuten completa
Pb(NO3)2(ac) + HCl(ac) PbCl2(s) + HNO3(ac)
5 Deja reposar la solucioacuten para que el precipitado se asiente en el fondo del tubo de ensaye
6 Decanta el liacutequido en otro tubo de ensaye y despueacutes verterlo en el recipiente de desechos aacutecidos para su neutralizacioacuten y disposicioacuten segura
7 Al tubo de ensaye que tiene el precipitado agreacutegale 10 mL de agua acidulada la cual serviraacute como agua de lavado para eliminar impurezas Nuevamente deja reposar o centrifuga para decantar el liacutequido excedente procurando evitar que se arrastre algo de precipitado
8 Con la varilla de vidrio toma una pequentildea muestra del precipitado y coloacutecala en otro tubo de ensaye limpio y seco
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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9 Antildeade a este tubo solucioacuten acuosa de aacutecido niacutetrico gota a gota hasta la total disolucioacuten del precipitado conforme la reaccioacuten
PbCl2 (s) + HNO3(ac) Pb(NO3)2 (ac) + HCl (ac)
10 Somete el contenido de este tubo de ensaye hasta evaporacioacuten a sequedad mediante su calentamiento con la flama del mechero
11 Disuelve el residuo con 15 mL de agua destilada
12 Verifica que la solucioacuten presente caraacutecter alcalino agregando una gota de fenolftaleina si no modifica la coloracioacuten es necesario que adiciones una a una gotas de hidroacutexido de sodio hasta que observes el cambio
13Agrega cinco gotas de solucioacuten de tioacetamida tapa el tubo con un tapoacuten y calienta en bantildeo mariacutea hasta observar la formacioacuten de un precipitado negro
Pb(NO3)2(ac) + H2O(l) + CH3CSNH2(ac) PbS(s) + CH3CONH2(ac) + HNO3(ac)
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Tabla con las observaciones de cada procedimiento
Listado de las operaciones y procesos unitarios que se realizaron durante el desarrollo experimental
Ecuaciones balanceadas correspondientes a los procesos realizados
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Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar el compromiso profesional y la importancia social de proteger el medio ambiente mediante la aportacioacuten del estudiante de ingenieriacutea quiacutemica en la prevencioacuten de la contaminacioacuten del aire agua y suelo
Identificar los conceptos y factores involucrados en la problemaacutetica del medio ambiente asiacute como los esquemas internacionales de clasificacioacuten de productos quiacutemicos
Realizar procedimientos experimentales para que el estudiante elabore diagramas ecoloacutegicos mediante la identificacioacuten de los residuos y propuesta de manejo de los mismos
Asumir el compromiso individual y la corresponsabilidad profesional con la conservacioacuten del medio ambiente y el desarrollo sostenible a traveacutes del tratamiento de los residuos generados en el laboratorio
El problema ambiental estaacute presente en el entorno de los estudiantes y profesionales de ingenieriacutea quiacutemica como ocurre en un laboratorio de quiacutemica La resolucioacuten de dicha problemaacutetica radica en que los involucrados deben conocer identificar y clasificar los productos quiacutemicos que se manejan en las actividades experimentales de laboratorio la afectacioacuten que producen a sus personas y al medio ambiente asiacute como los meacutetodos adecuados de almacenamiento y tratamiento que se deben aplicar a los residuos para disminuir sus efectos contaminantes ya que su disposicioacuten correcta es responsabilidad de quien los genera asiacute sea en pequentildea o gran escala
Los hechos cotidianos en los niveles domeacutestico e industrial confirman que Todo producto quiacutemico mal manejado se convierte en un potencial contaminante
toacutexico Los productos quiacutemicos tienen una incidencia nociva tanto en el entorno natural
como en el ambiente laboral Quienes trabajan con productos quiacutemicos necesitan conocer sus propiedades
los efectos que provocan y la forma de disminuir su impacto negativo
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Asiacute para el estudio de las caracteriacutesticas y clasificacioacuten de las substancias quiacutemicas utilizadas en las actividades de laboratorio de Quiacutemica General sus efectos contaminantes y los posibles tratamientos a aplicar para disminuir las afectaciones a la salud y al medio ambiente se recomienda seguir el siguiente procedimiento
Etapa I Identificacioacuten de los reactivos seguacuten sus propiedades
Hoy en diacutea se utilizan diferentes colores en las etiquetas de los recipientes yo empaques de reactivos que se emplean en la industria y el laboratorio con base en la asignacioacuten de un color para cada una de las siguientes propiedades predominantes
Riesgo a la salud (toacutexicos) etiqueta azul Riesgo de inflamabilidad (inflamables) etiqueta roja Riesgo de reactividad (oxidantes hellip) etiqueta amarilla Riesgos especiales (corrosivos hellip) etiqueta blanca Sin problemas etiqueta verde
Este sistema de codificacioacuten corresponde al establecido por la Asociacioacuten Nacional de Proteccioacuten contra Incendios (NFPA por sus siglas en ingleacutes) la cual es reconocida a nivel mundial como la principal autoridad en materia de conocimientos teacutecnicos datos y consejos al consumidor en cuestiones de riesgos
Etapa II Almacenamiento de los reactivos seguacuten su peligrosidad y su incompatibilidad quiacutemica
En el almacenamiento de los productos quiacutemicos ya sea en el hogar laboratorio o planta industrial se debe tener en cuenta que nunca deben colocarse juntos
Explosivos con aacutecidos fuertes oxidantes fuertes bases fuertes aminas yo material combustible
Oxidantes con derivados halogenados compuestos halogenados reductores inflamables aacutecidos fuertes yo metales
Aacutecidos con oxidantes bases fuertes yo metales Bases y sales baacutesicas con aacutecidos derivados halogenados yo metales Metales activos con agua aacutecidos yo derivados halogenados
Etapa III Clasificacioacuten y tratamiento de residuos quiacutemicos
Con base a su naturaleza y toxicidad los desechos se clasifican para Reciclaje Re-uso oacute Tratamiento De acuerdo con la legislacioacuten ambiental los residuos peligrosos son todas aquellas sustancias en cualquier estado fiacutesico que representan un peligro para el equilibrio ecoloacutegico o el medio ambiente por sus caracteriacutesticas corrosivas toacutexicas venenosas reactivas explosivas inflamables bioloacutegico infecciosas o irritantes
Conforme la misma normatividad vigente se entiende por manejo de residuos peligrosos el conjunto de operaciones que incluyen el almacenamiento recoleccioacuten transporte reutilizacioacuten tratamiento reciclaje incineracioacuten y disposicioacuten final de los
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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residuos peligrosos En nuestro paiacutes dichas actividades requieren de la aprobacioacuten autorizacioacuten y supervisioacuten del Instituto Nacional de Ecologiacutea
Para determinar si son peligrosos los residuos quiacutemicos que se generan en las actividades experimentales de un laboratorio de ensentildeanza se debe tomar en cuenta la norma oficial mexicana NOM-052 ECOL-1993 en la cual se precisan las caracteriacutesticas y los liacutemites que hacen peligroso a un residuo con base en su impacto negativo hacia el medio ambiente Asiacute un residuo se considera peligroso si cumple con las siguientes caracteriacutesticas
NO puede incorporarse al mismo proceso que lo generoacute (aunque se pueda reciclar a otro proceso)
Se encuentra de manera especiacutefica en los listados de dicha norma Presenta algunas de las caracteriacutesticas establecidas en el coacutedigo CRETIB
((Corrosivo Reactivo Explosivo Toacutexico Inflamable Bioloacutegico infeccioso) de la misma norma en la cual se precisan los valores liacutemites de dichas caracteriacutesticas para considerar peligroso a un residuo quiacutemico
En general las caracteriacutesticas de la mayoriacutea de los residuos de las actividades experimentales del laboratorio de quiacutemica general permiten que no sean ubicados dentro de la categoriacutea de residuos peligrosos lo cual no sucede con los residuos de otros laboratorios de ensentildeanza de la especialidad de ingenieriacutea quiacutemica
Los productos y residuos quiacutemicos que sean clasificados como peligrosos se deben tratar utilizando alguno o varios de los siguientes procesos neutralizacioacuten combustioacuten evaporacioacuten precipitacioacuten reciclado y confinamiento
Otro meacutetodo para la eliminacioacuten de dichos residuos considera la clasificacioacuten y separacioacuten previa de los diferentes tipos de sustancias quiacutemicas de acuerdo con sus propiedades especiacuteficas pero al final su eliminacioacuten es semejante de manera general
Como una experiencia de higiene y seguridad en el laboratorio se considera pertinente disentildear y elaborar los diagramas ecoloacutegicos con la finalidad de aplicar los procesos de eliminacioacuten de residuos y estos sean manejados de forma adecuada para evitar o reducir su impacto negativo al medio ambiente
Un diagrama ecoloacutegico es un complemento didaacutectico en el cual estaacute incorporada la informacioacuten referente a la identificacioacuten clasificacioacuten y tratamiento de los residuos generados en las diferentes etapas de los experimentos de un laboratorio de ensentildeanza Su manejo ayuda al estudiante a analizar la actividad experimental y le sirve para proponer el tratamiento adecuado de los residuos que genere a traveacutes de la misma
Para el disentildeo del diagrama ecoloacutegico se parte de establecer el diagrama de flujo que represente a la secuencia de cada una de las actividades realizadas indicando las materias primas y productos de cada una de ellas asiacute como los residuos generados Con base en la identificacioacuten de las caracteriacutesticas quiacutemicas de cada uno de estos se define el tratamiento y destino final a que seraacuten sometidos
33
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
40
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
1
Agregar 1g de zinc a 20 mL de aacutecido clorhiacutedrico
Disolver 01g de hidroacutexido de potasio en 20 mL de agua
Agregar 01 mL de aacutecido fosfoacuterico concentrado en 20 mL de agua
Solucioacuten de cloruro de zinc D1
Solucioacuten de hidroacutexido de potasio
Solucioacuten de aacutecido fosfoacuterico diluido
En un tubo seco colocar 05 g zinc y agregar agua de yodo
Yoduro de zinc
2
3
4
D2
D3
D4
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Los siguientes ejemplos NO muestran una secuencia sino procedimientos en los cuales se define la sustancia que seraacute desechada y se clasifica para su disposicioacuten de acuerdo a
CLAVE ACCION A EFECTUARSE (DISPOSICION)D2 D3 Neutralizar y desechar en la tarjaD1 D4 Agregar NaOH 3M filtrar y secar empacar para confinamiento
Se ejemplificaraacute lo antes expuesto para un procedimiento experimental MISMO QUE REALIZARAS COMO ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO cuyo objetivo es la separacioacuten de una mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
1 Pesa una muestra aproximada de 3g de la mezcla y coloacutecala en un vaso de precipitados de 250 mL
2 Agrega 50 mL de agua destilada al vaso de precipitados con la muestra y calienta suavemente durante 10 minutos a 50degC
3 Filtra para separar las fases soacutelida y liacutequida del sistema utilizando papel filtro y recuperando el filtrado en otro vaso de precipitados
4 Lava varias veces el residuo sobre el filtro con porciones pequentildeas de agua destilada y retira el vaso con las aguas de lavado
5 Coloca otro vaso que reciba una porcioacuten de 50 mL de etanol que se usa tambieacuten para lavar el precipitado
6 Si se observa que las aguas del filtrado estaacuten sucias procede a filtrar de nueva cuenta
7 Retira el papel filtro del embudo y extieacutendelo sobre un vidrio de reloj
Complementa (empleando foacutermulas quiacutemicas) el diagrama ecoloacutegico del proceso anterior
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Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Solucioacuten
Pesar la mezcla
Agregar y calentar
Filtrar
Evaporar a sequedad Lavar con agua destilada
Lavar con etanol
Precipitado
D4 1
D1
D2
D3
MANEJO DE LOS RESIDUOS
D3 D4 Desechar a la basura D1 D2 Desechar al drenaje con abundante agua
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ACTIVIDADES PREVIAS
Cada equipo de trabajo enlistaraacute los puntos relevantes sobre el ldquoSistema para la identificacioacuten y comunicacioacuten de peligros y riesgos por sustancias quiacutemicas en los centros de trabajordquo establecido por la NFPA
Por equipo de trabajo de igual forma enlistaraacute los puntos relevantes de alguacuten sistema que permita elaborar Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS por sus siglas en ingleacutes)
Desarrolla una investigacioacuten documental para identificar el significado y las caracteriacutesticas del coacutedigo CRETIB aplicado a los residuos peligrosos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Con base en el modelo de rombos de la NFPA cada equipo de trabajo identificaraacute y clasificaraacute las sustancias quiacutemicas cuyas caracteriacutesticas se les proporcionaraacuten en tarjetas
2- Lleva a cabo el procedimiento descrito anteriormente de la separacioacuten de la mezcla de acetato de sodio y carbonato de calcio
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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3- Realiza la disposicioacuten de cada uno de las sustancias (residuo o desecho) seguacuten lo sentildealado en el diagrama ecoloacutegico
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
La clasificacioacuten de los reactivos quiacutemicos proporcionados en las tarjetas conforme el modelo de rombos de la NFPA
Transcribe en la bitaacutecora el procedimiento de la separacioacuten de la mezcla y el diagrama ecoloacutegico completado seguacuten la indicacioacuten dada
El diagrama de flujo (en forma de esquema) del procedimiento desarrollado experimentalmente y de las disposiciones efectuadas
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una experiencia de caacutetedra que facilite la comprensioacuten y aplicacioacuten del concepto quiacutemico de materia
Identificar los conceptos y aplicaciones relacionados con el concepto quiacutemico de materia
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Ser responsable del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de una experiencia de caacutetedra
Los cursos de quiacutemica que se imparten en las instituciones de educacioacuten superior se disentildean de forma que el contenido de los programas de estudio esteacute estructurado de manera secuencial para transitar desde lo concreto hasta lo abstracto y con esto facilitar el aprendizaje
Dado que el objetivo de la ciencia es estudiar los fenoacutemenos que ocurren en la naturaleza para aplicarlos en beneficio de la sociedad es de gran intereacutes acadeacutemico la comprensioacuten y aplicacioacuten de los conceptos relacionados con la Quiacutemica por ser la disciplina cientiacutefica orientada al estudio de la materia en cuanto a la estructura y transformaciones de las sustancias en otras diferentes
Se considera materia a todo el material fiacutesico del universo es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio como un libro nuestra ropa el aire que respiramos etc No todas las manifestaciones de la materia son tan comunes pero es cierto que la gran diversidad de la materia en nuestro mundo se debe a las combinaciones de las sustancias fundamentales llamadas elementos quiacutemicos
Las propiedades de la materia dependen del tipo de elementos que la constituyen (composicioacuten) y de la organizacioacuten de los aacutetomos de dichos elementos (estructura) Asiacute todo cambio en la estructura o la composicioacuten (mundo microscoacutepico) tendraacute asociado un cambio en las propiedades observables de la materia (mundo macroscoacutepico)
Experiencias de caacutetedra
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIgraveA QUIgraveMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Una forma de hacer maacutes atractiva la ensentildeanza-aprendizaje de la quiacutemica es mediante el uso de la actividad didaacutectica que se conoce como experiencias de caacutetedra las cuales son experimentos sencillos raacutepidos econoacutemicos ilustrativos y llamativos que se pueden realizar por el profesor y los alumnos en el saloacuten de clases auditorio laboratorio museo de ciencias o cualquier otro espacio abierto o cerrado
La finalidad de estos experimentos es presentar de manera sensorialmente perceptible alguacuten ejemplo o aplicacioacuten del concepto que se estaacute ensentildeando en ese momento No tiene que ser necesariamente algo que demuestre que es verdad lo que se estaacute diciendo pero siacute tiene que presentar algo interesante de aquello que los alumnos estaacuten intentando aprender y comprender
El desarrollo de cada experiencia de caacutetedra puede dividirse en tres etapas o fases
En la primera se disentildea o selecciona la demostracioacuten con base en su relacioacuten con el tema su impacto sensorial el momento y duracioacuten de la presentacioacuten costos y riesgos miacutenimos asiacute como los materiales y la preparacioacuten previa que se necesitan
En la segunda se detalla lo que se va a realizar en el saloacuten de clases laboratorio o espacio disponible tal que esteacute a la vista y en condiciones de seguridad para todos los presentes considerando las limitaciones de espacio e instalaciones
En la tercera se dan recomendaciones respecto a las habilidades necesarias asiacute como lo que se debe hacer yo decir a los presentes antes durante y despueacutes de la demostracioacuten
Existen semejanzas entre los llamados ldquoespectaacuteculos de magia quiacutemicardquo y las ldquoexperiencias de caacutetedrardquo en cuanto a que en ambos eventos se realizan experimentos quiacutemicos sencillos y llamativos ante un auditorio interesado pero no debe perderse de vista que su principal diferencia es el objetivo que persiguen en cuanto a que las experiencias de caacutetedra tienen un propoacutesito didaacutectico y siempre van acompantildeadas de la explicacioacuten y relacioacuten con el correspondiente concepto quiacutemico
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una idea original o de una demostracioacuten ya conocida cada equipo de trabajo disentildearaacute o adaptaraacute una experiencia de caacutetedra relacionada con el concepto quiacutemico de materia de acuerdo al siguiente listado de temas que seraacuten asignados de manera especiacutefica por el profesor de cada seccioacuten
o Substancias puras y mezclas
o Estados de agregacioacuten de las substancias Estado soacutelido Estado liacutequido Estado gaseoso Cambios de estado
o Propiedades fiacutesicas de las substancias
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Propiedades eleacutectricas Propiedades mecaacutenicas Propiedades magneacuteticas Otras propiedades (capilaridad luminiscencia etc)
o Propiedades quiacutemicas de las substancias Reacciones de Oxidacioacuten Reacciones de Reduccioacuten Solubilidad
Las experiencias de caacutetedra propuestas deberaacuten hacer uso soacutelo de materiales y substancias disponibles en el hogar adquiridos en una tienda departamental con una inversioacuten total menor de $100 (cien pesos) yo existentes en el almaceacuten de laboratorio de quiacutemica general De ser posible preparar lo suficiente y pertinente para que cada equipo de trabajo realice la experiencia propuesta
De manera similar no estaacute permitido el uso de substancias que por su naturaleza quiacutemica o cantidad puedan representar un riesgo a la salud yo la integridad fiacutesica de los miembros del equipo seccioacuten o grupo escolar
La experiencia de caacutetedra deberaacute contar con el soporte documental de los conceptos relacionados materiales necesarios guioacuten y explicacioacuten del desarrollo experimental recomendaciones para asegurar el impacto acadeacutemico asiacute como sugerencias de modificaciones para otros contextos
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Cada equipo de alumnos dispondraacute de un maacuteximo de diez minutos para realizar su experiencia de caacutetedra y referenciar el concepto que estaacute exponiendo
2- Los demaacutes alumnos deberaacuten observar para realizar lo indicado en el reporte de la bitaacutecora
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Anotar y dibujar la informacioacuten proporcionada sobre cada una de las experiencias presentadas
Proponer en cada caso las posibles recomendaciones adecuaciones o modificaciones que les faciliten visualizar con mayor claridad el concepto expuesto
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
Realizar los procedimientos para la correcta identificacioacuten de uno de los componentes de una muestra problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia presentada
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia
Las personas que se desarrollan en ciencias o aacutereas de estudio donde se requiera conocer el contenido de materiales tienen como objeto determinar la composicioacuten elemental o molecular la composicioacuten de soacutelidos liacutequidos gases soluciones vidrios flamas y otras formas de materia para lograr comprender sus caracteriacutesticas aplicaciones e inclusos sus causas de origen
Los anaacutelisis quiacutemicos tienen una metodologiacutea y un lenguaje especiacutefico en el cual se emplean palabras teacutecnicas frases abreviaturas y acroacutenimos que al discutir con otros se aprende sobre sus experiencias y esfuerzos
Asiacute se dice que se analizoacute la muestra de antibioacutetico para encontrar la penicilina (anaacutelisis cualitativo) y si es necesario se puede determinar la proporcioacuten o cantidad exacta (anaacutelisis cuantitativo)
El meacutetodo o protocolo es una secuencia fija de acciones que se llevan a cabo incluso existen meacutetodos estandarizados en los cuales se establecen los requerimientos del manejo de la muestra y las teacutecnicas de anaacutelisis que deben emplearse
ACTIVIDADES PREVIAS
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Escribir por lo menos un meacutetodo o teacutecnica de anaacutelisis quiacutemico referido a una fuente documental impresa y otra a una fuente electroacutenica
Describir las caracteriacutesticas del agua en cuanto a dureza alcalinidad y iones presentes
Ilustrar tres tipos de aguas existentes
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Identificacioacuten de sulfatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y
agitarlas perfectamente Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de cloruro de bario Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado
blanco Realiza la disposicioacuten de los residuos
2- Identificacioacuten de cloruros Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 3 gotas de solucioacuten de cromato de potasio a cada muestra Antildeadir a cada tubo solucioacuten de nitrato de plata hasta el cambio de coloracioacuten
(vire) a color ladrillo o salmoacuten Que indica la presencia de iones cloruro Realiza la disposicioacuten de los residuos
3- Identificacioacuten de iones Fe+3
Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por separado en tres tubos de ensaye
Agregar 4 gotas de aacutecido clorhiacutedrico concentrado a cada una para acidularlas y agitarlas perfectamente
Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de ferrocianuro de potasio Se considera que existe presencia de iones sulfato al generar un precipitado de
color azul de Prusia Realiza la disposicioacuten de los residuos
4- Identificacioacuten de calcio como carbonato de calcio Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de solucioacuten preparada con solucioacuten reguladora indicador NET y
EDTA La coloracioacuten color azul indica la presencia de calcio Realiza la disposicioacuten de los residuos
5- Identificacioacuten de iones carbonatos Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Agregar 3 gotas de aacutecido sulfuacuterico a cada muestra resbalando muy lentamente por la pared del tubo
Si se desprende con efervescencia un gas incoloro e inodoro se considera presencia de iones carbonato
Realiza la disposicioacuten de los residuos
6- Identificacioacuten de plomo Colocar 3 mL de cada una de las tres muestras de agua proporcionada por
separado en tres tubos de ensaye Agregar 4 gotas de aacutecido niacutetrico concentrado a cada una para acidificar Antildeadir a cada tubo 05 mL de solucioacuten de yoduro de potasio Calentar ligeramente en bantildeo mariacutea y enfriar a chorro de agua Se considera que
existe presencia de plomo por la presencia de cristales amarillos brillantes (lluvia de oro)
Realiza la disposicioacuten de los residuos
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza una tabla que muestra el resultado para cada una de las muestras
Escribe las ecuaciones balanceadas de las reacciones quiacutemicas realizadas
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
Establecer un procedimiento para la correcta separacioacuten e identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes de la mezcla problema
Identificar las causas y posibles soluciones a la situacioacuten presentada con el objetivo de definir el estado final a alcanzar por el equipo de trabajo
Realizar la secuencia de actividades necesarias para el desarrollo de la secuencia propuesta por el equipo
Ser responsable y respetuoso del cumplimiento de las actividades tiempos y restricciones establecidas para el desarrollo de la secuencia propuesta
Los cursos de laboratorio deben enfatizar el disentildeo experimental el anaacutelisis de datos y la resolucioacuten de problemas (pro adelante + ballein arrojar = obstaacuteculo) Para esto se recomienda que los estudiantes trabajen en grupos con base en el desarrollo de proyectos abiertos (pro adelante + iacere prolongar = plan) que cuentan con un escenario inicial y son orientados a investigar un problema No existen instrucciones formalizadas y los participantes deben planear y desarrollar sus propias investigaciones
ACTIVIDADES PREVIAS
Realizar un mapa mental de todos los conceptos revisados durante todas las sesiones de laboratorio
Determinar y describir el procedimiento de separacioacuten para el sistema formado por dos liacutequidos no miscibles entre siacute y dos soacutelidos considerando que uno de estos es soluble en el solvente polar y el otro en ninguno de los dos liacutequidos Debes a la vez tomar en cuenta las condiciones del laboratorio en instalaciones equipo y material disponible
Para la determinacioacuten o identificacioacuten de por lo menos uno de los componentes debes considerar Uno de los soacutelidos tiene propiedades metaacutelicas y el otro es una sal que tiene un catioacuten que al reaccionar con solucioacuten de yoduro de potasio genera un precipitado color amarillo (lluvia de oro) Escribe tus posibilidades y el porque de tu decisioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
1- Elige el material adecuado para tu separacioacuten y determinacioacuten de la charola proporcionada
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OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
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- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
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- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
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- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
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- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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2- Realiza el procedimiento experimental para separar cada componente y para la determinacioacuten a realizar
3- Realiza la disposicioacuten de los residuos seguacuten corresponda Enfatizando que estos no se deben desechar sino disponer su reuso
REPORTE DE BITACORA
Enlista el material seleccionado y el uso dado
Realiza el diagrama de flujo del procedimiento efectuado
Enlista los componentes del sistema identificados y el sustento de la determinacioacuten
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
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- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
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- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIgraveA QUIgraveMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAgraveSICA
ACADEMIA DE QUIgraveMICALABORATORIO DE QUIgraveMICA DE SOLUCIONES
Sesioacuten No 9 ldquoREACCIONES QUIgraveMICAS INORGAacuteNICASrdquo
OBJETIVO GENERAL
Identificar clasificar y representar las reacciones quiacutemicasOBJETIVOS PARTICULARES
Identificar los conceptos de cambio quiacutemico y fiacutesico asiacute como la simbologiacutea involucrada en la escritura correcta de las ecuaciones quiacutemicas que representan a las reacciones quiacutemicas
Predecir las sustancias participantes en un proceso quiacutemico y escribir su ecuacioacuten quiacutemica respectiva con base en los modelos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas
Identificar la importancia de la informacioacuten cualitativa y cuantitativa que proporcionan las ecuaciones quiacutemicas
INTRODUCCION
Todo estaacute sometido a una evolucioacuten permanente en el Universo donde estaacute inserto el ser humano Los seres vivos de los reinos animal y vegetal obedecen a dicha dinaacutemica de cambio al igual que los integrantes del reino mineral
La causa de estas modificaciones continuas se fundamenta en la delicada relacioacuten que existe entre la materia y la energiacutea principalmente en los efectos que esta uacuteltima origina sobre la primera en virtud de lo cual los cambios que ocurren en la naturaleza se pueden clasificar en dos categoriacuteas
Fenoacutemenos fiacutesicos que son aquellos cambios que no implican una alteracioacuten en la naturaleza atoacutemico-molecular de la materia como en la dilatacioacuten del mercurio en un termoacutemetro o la sublimacioacuten del yodo
Fenoacutemenos quiacutemicos que son aquellos cambios que conllevan una transformacioacuten de la estructura atoacutemico-molecular de las sustancias como en el fraguado del cemento o la oxidacioacuten del hierro
Un cambio quiacutemico ocurre mediante una reaccioacuten quiacutemica la cual puede definirse como el proceso en el que una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otras nuevas (productos) con propiedades diferentes a las iniciales a traveacutes de la reordenacioacuten de sus aacutetomos a causa de la ruptura de enlaces quiacutemicos en los reactivos y la formacioacuten de otros nuevos en los productosLo anterior se representa convencionalmente como
REACTIVOS PRODUCTOS
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Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
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- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
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- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
Por ejemplo una reaccioacuten quiacutemica muy estudiada es la que tiene lugar en fase gaseosa entre el yodo y el hidroacutegeno para producir yoduro de hidroacutegeno la cual puede expresarse de la siguiente manera con base en la foacutermula quiacutemica que representa a cada una de ellas Hidroacutegeno + Yodo producen Yoduro de hidroacutegeno
H2 + I2 2 HlLas tres sustancias que intervienen estaacuten formadas por moleacuteculas de naturaleza covalente la reaccioacuten consiste en un proceso de ruptura y formacioacuten de enlaces quiacutemicos en reactivos y productos conforme la siguiente representacioacuten
H-H + I-I 2H-ILos enlaces quiacutemicos que se rompen son los de hidroacutegeno-hidroacutegeno (HmdashH) y yodo-yodo (ImdashI) para originar moleacuteculas de yoduro de hidroacutegeno cada una de las cuales contiene un enlace hidroacutegeno-yodo (HmdashI)
Ecuaciones quiacutemicasUna ecuacioacuten quiacutemica es la representacioacuten convencional de una reaccioacuten quiacutemica y es una forma precisa de conocer queacute sustancias reaccionan y queacute productos se forman durante un fenoacutemeno quiacutemico asiacute como mostrar la cantidad relativa de las distintas sustancias que intervienen en dicho cambio y las condiciones en queacute ocurre eacuteste
Toda ecuacioacuten quiacutemica se basa en el Principio de Conservacioacuten de la Materia y es similar a una ecuacioacuten matemaacutetica en cuanto a que ambas expresiones tienen dos miembros separados por un signo de igualdad en una ecuacioacuten quiacutemica este signo de igualdad se representa por medio de una flecha que apunta hacia la derecha A la izquierda de la flecha estaacuten los reactivos y despueacutes de la punta de la flecha se encuentran los productos
En el aacutembito de las ciencias quiacutemicas y la ingenieriacutea quiacutemica es fundamental la informacioacuten cuantitativa que proporciona la ecuacioacuten quiacutemica para lo cual se requiere que se realice el balance (ajuste) de la ecuacioacuten que consiste en la asignacioacuten de coeficientes numeacutericos a la foacutermula quiacutemica de cada sustancia participante tal que se cumpla la conservacioacuten del nuacutemero total de aacutetomos de cada elemento en reactivos y productos Dichos coeficientes representan la relacioacuten molar entre reactivos y productos
Siacutembolos utilizados en las ecuaciones quiacutemicas y su significado
SIMBOLO SIGNIFICADO Separa a los productos de los reactivos significa da(n) o produce(n)
+ Separa cada sustancia que participa en la reaccioacuten∆ Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica que se debe suministrar calor a la reaccioacuten
(g) Indica que la sustancia estaacute en estado gaseoso y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica(l) Indica que la sustancia estaacute en estado liacutequido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica (s) Indica que la sustancia estaacute en estado soacutelido y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemica
(ac) o (aq) Indica que el compuesto estaacute disuelto en agua y se escribe a la derecha de su foacutermula quiacutemicaatm Se coloca sobre la flecha de reaccioacuten e indica las condiciones de presioacuten
darr Se escribe al final de la sustancia que se precipita en estado soacutelidouarr Se escribe al final de la sustancia que se desprende en estado gaseoso Reaccioacuten reversible reaccioacuten en doble sentidouv Aplicacioacuten de luz ultravioleta se escribe sobre la flecha de reaccioacuten
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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Ejemplos de aplicacioacuten de siacutembolos convencionales
a) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Dos moles de oacutexido de mercurio soacutelido mediante una reaccioacuten de anaacutelisis se descompone en dos moles de mercurio liacutequido y un mol de oxigeno gaseoso que se desprendeb) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) Dos moles de hidroacutegeno gaseoso se combinan con un mol de oxiacutegeno gaseoso en una reaccioacuten de siacutentesis para producir dos moles de agua liacutequida
Tipos de reacciones quiacutemicas inorgaacutenicasUn criterio para clasificar las reacciones quiacutemicas inorgaacutenicas es a partir de la manera caracteriacutestica en que reaccionan las sustancias iniciales bajo determinadas condiciones
TIPO EXPLICACIOacuteN EJEMPLO Siacutentesis Dos o maacutes sustancias se unen para formar
un solo producto2CaO(s) + H2O(l) rarr Ca(OH)2 (ac)
Anaacutelisis Un compuesto se descompone en otros maacutes simples o en sus elementos
2HgO (s) rarr 2Hg(l) + O2(g)
Desplazamiento simple
Un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto formando otro compuesto diferente
2KBr(ac)+Cl2(g) rarr2KCl(ac) +Br2(g)
Doble desplazamiento
Se realiza por intercambio de iones entre las sustancias que se relacionan
FeS + MgSO4 rarr FeSO4 + MgS
Neutralizacioacuten Un aacutecido reacciona con una base para formar una sal y agua H2SO4 (ac) + 2NaOH(a) rarr Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
Con transferencia de electrones (REDOX)
Hay cambio en el nuacutemero de oxidacioacuten de algunos aacutetomos en los reactivos con respecto a los productos
Reacciones de siacutentesis descomposicioacuten desplazamiento simple
Sin transferencia de electrones
Se presenta solamente una redistribucioacuten de los cationes y aniones para formar otros compuestos
Reacciones de doble desplazamiento
Reaccioacuten endoteacutermica
Necesita el suministro de energiacutea (calor) para llevarse a cabo
2HI(g) + 105 kJ rarr H2(g) + I2(g)
Reaccioacuten exoteacutermica
Desprende energiacutea (calor) cuando se realiza
2C(grafito) + H2(g) rarr C2H2(g)(g) + 5485 kcal + 5485 kcal
ACTIVIDADES PREVIAS
Investiga las diferencias entre los fenoacutemenos de quimioluminiscencia fosforescencia y fluorescencia
Complementa las siguientes ecuaciones quiacutemicas empleando los siacutembolos correspondientes y prediciendo los productos de cada una de las siguientes reacciones quiacutemicas
i CH4 + O2 ii LiOH + HCl
Escribe el enunciado verbal de las siguientes ecuaciones considerando toda de la informacioacuten que proporciona
i 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) + 432 kcalii 3C (s) + Fe2 O3 (s) 3CO (g) + 2Fe (s)
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
52
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Recuerda que es importante considerar que debes realizar la disposicioacuten de cada uno de los residuos
1- Numera 4 tubos de ensaye y combina las sustancias como se indica en la tabla y registra las temperaturas inicial y final en cada experimento
Colocar Agregarle
1 1 g de Zinc 4 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2 3 mL solucioacuten de cloruro de calcio 3 mL de solucioacuten de carbonato de sodio
3 3 g hidroacutexido de sodio 3 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
4 3mL solucioacuten de tiosulfato de sodio 2 mL de aacutecido clorhiacutedrico concentrado
2- Agrega 10 mL de solucioacuten saturada de oacutexido de calcio a un matraz Erlenmeyer de 25mL Usando un popote sopla en el seno de la solucioacuten hasta hacerla turbia deja reposar durante 5 min y adiciona 3 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado
3- Mide 15 mL de solucioacuten saturada de yoduro de potasio y deposiacutetalos en la probeta que se te proporcionoacute la cual debes colocar al lado de la tarja Adiciona 15 mL de detergente liacutequido y agreacutegale 20 mL de solucioacuten de peroacutexido de hidroacutegeno
4- En un tubo de ensaye deposita 2 mL de solucioacuten de yoduro de potasio y agreacutegale 2 mL de solucioacuten diluida de nitrato de plomo Calienta ligeramente al precipitado formado observa y deja enfriar al chorro de agua
5- Reaccioacuten de QuimioluminiscenciaUtiliza una pieza de Lightstick Omniglow o equivalente para generar luz por la reaccioacuten que sucede al poner en contacto las dos sustancias presentes en los contenedores interno y externo del lightstick En el laboratorio se encontraraacute una caja oscura donde se podraacute llevar a cabo este experimento
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Una tabla que incluya
Las observaciones de cada una de las actividades
Las ecuaciones quiacutemicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo empleando la simbologiacutea adecuada
Proponer el diagrama ecoloacutegico para cada actividad experimental
49
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DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
ACADEMIA DE QUIacuteMICALABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
OBJETIVO GENERAL
Aplicar el principio de conservacioacuten de la masa en los caacutelculos estequiomeacutetricos relacionados con compuestos y reacciones quiacutemicas
Identificar los conceptos fundamentales y metodoloacutegicos involucrados en los caacutelculos estequiomeacutetricos
Escribir la ecuacioacuten quiacutemica balanceada y calcular el balance de masa de una reaccioacuten quiacutemica
Constatar la importancia del balance de masa en la formacioacuten y ejercicio profesional del ingeniero quiacutemico
La Estequiometriacutea es la rama de la quiacutemica responsable del estudio y aplicacioacuten de las relaciones cuantitativas (en masa yo molares) existentes en toda combinacioacuten quiacutemica ya sea en la formacioacuten de un compuesto a partir de sus elementos o entre los reactivos y productos de una reaccioacuten quiacutemica Asiacute constituye la base de la quiacutemica analiacutetica cuantitativa y de todos los caacutelculos en un proceso quiacutemico incluidos los balances de materia energiacutea y econoacutemico
El fundamento teoacuterico de la estequiometriacutea se halla en las denominadas ldquoleyes ponderalesrdquo entre las cuales destacan la ley de conservacioacuten de la masa y la ley de las proporciones definidas o constantes
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos aplicados a un compuesto el punto de partida es la correspondiente foacutermula quiacutemica que representa a dicho compuesto de la cual se deducen las relaciones que deberaacuten cumplirse en el caso particular en estudio Esto es para el compuesto Na2C2O4 tomado como ejemplo se pueden establecer las siguientes razones
Molares Los correspondientes subiacutendices representan la razoacuten molar entre los elementos componentes expresada en cualquier unidad molar
2mol Namol Na2C2O4 2mol Na2mol C 2kmol Na4kmol Ohellip En masa Los productos de la masa atoacutemica por el respectivo subiacutendice de cada
elemento corresponden a las relaciones gravimeacutetricas entre los mismos expresadas en cualquier unidad de masa
(23) g Na 2(12) g C 2(23) kg Na 4(16) kg O
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OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIOacuteN
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En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
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ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
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- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
En el caso especiacutefico de un hidrato por ejemplo FeSO47H2O el coeficiente del agua equivale a un subiacutendice para esta especie hidratada esto es hay 7 mol H2O 1 mol FeSO4 1 kmol Fe 7 kmol H2O 7(18) g H2O 152 g FeSO4 hellip
Para los caacutelculos estequiomeacutetricos en una reaccioacuten quiacutemica el punto de partida es la correspondiente ecuacioacuten quiacutemica balanceada asiacute para la reaccioacuten
4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O
se pueden establecer las relaciones siguientes Molares Los coeficientes de cada sustancia corresponden a las relaciones
molares entre reactivos y productos 4 mol NH3 5 mol O2 4 kmol NH3 4 kmol NO 4 mol NO 6 mol H2O etc En masa Las relaciones gravimeacutetricas corresponden ahora a los productos del
coeficiente por la masa molar de la respectiva sustancia 4(17) g NH3 5(32) g O2 4(17)kg NH34(30) kg NO etc
El meacutetodo de caacutelculo a seguir ya sea mediante la aplicacioacuten de las razones y proporciones (molares o en masa) o de los factores de conversioacuten (molares o en masa) debe ser consistente con la unidad (molar o en masa) de la base de caacutelculo
Esto es si la base de caacutelculo estaacute expresada en teacuterminos molares los caacutelculos deberaacuten realizarse mediante la aplicacioacuten de factores o relaciones molares en caso contrario la base de caacutelculo deberiacutea convertirse a unidades de masa antes de aplicar las relaciones o factores en masa
En el campo de accioacuten de la ingenieriacutea quiacutemica las actividades de los departamentos de produccioacuten disentildeo de equipos o ingenieriacutea baacutesica se inician con el balance de materia del reactor yo del proceso para lo cual se calculan y presentan las cantidades (molares o gravimeacutetricas) de cada una de las substancias presentes al inicio y al teacutermino de la reaccioacuten en estudio Este balance de materia toma en consideracioacuten las condiciones estequiomeacutetricas de la reaccioacuten
concentracioacuten de las materias primas
presencia de impurezas inertes
existencia de reactivo en exceso
conversioacuten parcial del reactivo limitante
rendimiento del producto)
Desde el punto de vista de la metodologiacutea para el anaacutelisis y la resolucioacuten de problemas siempre es conveniente la elaboracioacuten de un esquema o diagrama del proceso en el cual se visualicen todas las substancias involucradas asiacute como una tabla de datos y resultados donde se reporten los valores numeacutericos de las masas o cantidades iniciales y finales de cada sustancia
51
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
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A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 8 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 2rdquo
- INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONAL
- ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIacuteA QUIacuteMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
ACTIVIDADES PREVIAS
A partir de una investigacioacuten documental en fuentes bibliograacuteficas yo electroacutenicas cada estudiante reportaraacute en su bitaacutecora los conceptos sentildealados en negritas en la introduccioacuten
Elabora un diagrama de bloques para cada uno de los experimentos que se describen a continuacioacuten
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Experiencia 1 Determinacioacuten de la foacutermula quiacutemica de un hidrato
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de sulfato cuacuteprico hidratado colocada en un vaso de precipitados de 50 mL(limpio y seco) procede a eliminar el agua de cristalizacioacuten mediante su evaporacioacuten con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y mechero) durante 5 minutos
Para evitar la peacuterdida de cristales durante la fase inicial del secado usa un vidrio de reloj colocado inicialmente sobre dicho recipiente y despueacutes se retiraraacute
Sin dejar enfriar la muestra anhidra a causa de su alto poder higroscoacutepico determina la masa final de la misma para conocer por diferencia la masa de agua de cristalizacioacuten
A partir de las masas de sal anhidra y de agua calcula la relacioacuten molar H2Osal anhidra para conocer la foacutermula quiacutemica del compuesto original
Experiencia 2 Caacutelculo de la conversioacuten del reactivo limitante
Disuelve el sulfato cuacuteprico anhidro de la prueba anterior con 20 mL de agua destilada e introduce en la solucioacuten un trozo de laacutemina de zinc o un clip metaacutelico galvanizado (cuya masa ha sido determinada previamente) para que ocurra la reaccioacuten redox espontaacutenea
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+
cuyos productos visibles seraacuten el depoacutesito de cobre metaacutelico sobre dicha pieza metaacutelica y la disminucioacuten de coloracioacuten de la solucioacuten acuosa
Saca la pieza metaacutelica al teacutermino de 5 minutos de reaccioacuten procede a lavarla secarla y pesarla para conocer su masa final con el objetivo de determinar la masa depositada de cobre con base en la estequiometriacutea de la reaccioacuten efectuada
Determina la conversioacuten del cobre en la reaccioacuten a partir de la masa inicial de cobre presente en la muestra anhidra y la masa de cobre depositado
Establece el balance de masa de la reaccioacuten realizada el cual deberaacute incluir las masas inicial y final de la pieza metaacutelica
Dispoacuten de los residuos soacutelidos y liacutequidos en los recipientes respectivos
Experiencia 3 Identificacioacuten estequiomeacutetrica del reactivo muestra
52
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
- UNIDAD I NOMENCLATURA
-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
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- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
- Aforo- Es la marca o sentildeal que delimita la capacidad o volumen exacto de un recipiente
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- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
- Dibuja en la bitaacutecora las dos figuras (1 y 2) correspondientes a la titulacioacuten y la filtracioacuten
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 4 ldquoMANEJO DE MATERIAL 2 (OPERACIONES Y PROCESOS)rdquo
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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- Sesioacuten No 6 ldquoMATERIArdquo
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- Sesioacuten No 7 ldquoDETERMINACIONES Y SEPARACIONES 1rdquo
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- Sesioacuten No 10 ldquoESTEQUIOMETRIacuteArdquo
-
Academia de Quiacutemica Departamento de Formacioacuten Baacutesica ESIQIE
A partir de una muestra inicial aproximada de 10 g de hidroacutegeno carbonato (ldquobicarbonatordquo) de sodio o de potasio colocada en un vaso de precipitados de 50 mL procede a su descomposicioacuten teacutermica durante un tiempo de 5 minutos con ayuda de una placa de calentamiento (o un tripieacute con malla metaacutelica y un mechero)
Por efecto de la reaccioacuten se formaraacute el carbonato soacutelido correspondiente (acompantildeado de la liberacioacuten de subproductos gaseosos) cuya masa final seraacute determinada despueacutes de permitir su enfriamiento
Establece las ecuaciones quiacutemicas ajustadas de las dos reacciones posibles A partir de las masas inicial del bicarbonato muestra y final del carbonato
producido con base en las relaciones estequiomeacutetricas de las dos reacciones posibles identifica la naturaleza quiacutemica del reactivo original
Dispoacuten del residuo soacutelido en el respectivo contenedor
REPORTAR EN LA BITAacuteCORA
Las ecuaciones quiacutemicas con todos los signos auxiliares la descripcioacuten de la reaccioacuten y el balance de masa de cada uno de las experiencias
Los datos y resultados en una tabla
Las secuencias de caacutelculo de cada experiencia
53
- AVANCE PROGRAMA DE TEORIacuteA
- AVANCE PRAacuteCTICAS DE LABORATORIO
-
- OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
- CONTENIDO PROGRAMAacuteTICO
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-
- 12 Oacutexidos 121 Oacutexidos metaacutelicos 122 Oacutexidos no metaacutelicos
-
- UNIDAD III ESTEQUIOMETRIacuteA
-
- 42 Teoriacutea de Bohr 421 Espectro del aacutetomo de hidroacutegeno 422 Teoriacutea del aacutetomo de hidroacutegeno
- UNIDAD V PERIODICIDAD QUIacuteMICA
- 53 Propiedades atoacutemicas perioacutedicas 531 Radio atoacutemico 532 Energiacuteas de ionizacioacuten 533 Afinidades electroacutenicas 534 Caraacutecter metaacutelico (estado de oxidacioacuten) 535 Prediccioacuten y comparacioacuten de propiedades perioacutedicas
- UNIDAD VI ENLACE QUIacuteMICO
-
- 65 Compuestos de coordinacioacuten 651 Estructura 652 Geometriacutea e isomeriacutea 653 Nomenclatura
-
- UNIDAD VII QUIacuteMICA DESCRIPTIVA
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- Sesioacuten No 1 ldquoMANEJO DE INFORMACIOacuteNrdquo
- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Y REPORTADAS EN LA BITAacuteCORA
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 2 ldquoMATERIAL DE LABORATORIOrdquo
- Ejemplos balanza potencioacutemetro centriacutefuga estufa etc
- Por ejemplo para determinar experimentalmente la temperatura de un sistema de reaccioacuten se usa un termoacutemetro cuyo intervalo especiacutefico de escala se selecciona de forma que la temperatura deseada corresponda aproximadamente a la mitad de la lectura maacutexima de dicho termoacutemetro asiacute para medir 50degC se recomienda utilizar un termoacutemetro con rango de -20 a 110degC en tanto que para una temperatura de 80degC se deberiacutea usar uno de -20 a 150degC
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- DEPARTAMENTO DE FORMACIOacuteN BAacuteSICA
- LABORATORIO DE QUIacuteMICA GENERAL
- Sesioacuten No 3 ldquoMANEJO DE MATERIAL 1rdquo
- Figura 1 Montaje de equipo para realizar una ldquoTITULACIOacuteNrdquo
- La filtracioacuten es una operacioacuten que permite separar un soacutelido insoluble (de grano relativamente fino) por medio de un material poroso o membrana (filtro) que permite el paso del liacutequido y retiene el soacutelido Los filtros maacutes comunes son papel filtro fibra de asbesto algodoacuten fibra de vidrio y tierras especiales
- Figura 2 Montaje equipo para realizar una filtracioacuten
- ACTIVIDADES PREVIAS
- Visita los laboratorios pesados de la ESIQIE y toma una fotografiacutea del equipo que te haya llamado maacutes la atencioacuten
- Escribe el nombre y la definicioacuten de la operacioacuten unitaria a la que corresponde el equipo mencionado y cita tres productos que se pueden obtener mediante el mismo de ser posible incluir las marcas comerciales
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- ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
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- Sesioacuten No 5 ldquoQUIacuteMICA Y MEDIO AMBIENTErdquo
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