quimica iii microescala

U N A M CCH SUR

Enseanza Experimental en Microescala en el Bachillerato

QUMICA III

Francis Navarro L. Pilar Montagut B. Rosamara Gonzlez M. Myrna Carrillo Ch. Elizabeth Nieto C. Carmen Sansn O. Susana Lira de G.

2007

No. de Registro: 03-2003-022413014800-01

Microescala Q III

Q U M I C A V E R D EENSEANZA EXPERIMENTAL EN MICROESCALA EN EL BACHILLERATO

QUMICA IIIFrancis Navarro Len Myrna Carrillo Chvez Pilar Montagut Bosque Rosamaria Gonzlez Murads

Susana Lira de Garay

Elizabeth Nieto Calleja

Carmen Sansn Ortega

QUMICA VERDE MICROESCALA

2007

Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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Microescala Q III

GraciasAl M en C Rito Tern Olgun, Director del Plantel Sur del CCH, por su valioso apoyo para que el Proyecto Interinstitucional Enseanza de la Qumica en Microescala sea hoy una realidad a travs de esta publicacin.


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Microescala Q III

CONTENIDOPRESENTACIN LA ENSEANZA EXPERIMENTAL EN MICROESCALA5

Protocolo - Gua para la Enseanza Experimental de 11 Qumica en Microescala. Qumica Sostenible Qumica Verde Qumica en Microescala Enfoque CTS y cuidado del Ambiente 12 13 15 17 19 29 37 38 densidad, 51

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO Y MANEJO DE REACTIVOS MATERIAL Y EQUIPO DE LABORATORIO Unidad temtica: INDUSTRIA MINERO METALURGICAACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 1 NO TODO LO QUE BRILLA ES ORO Propiedades fsicas de los metales: brillo, conductividad elctrica y conductividad trmica.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 2 LOS MS FUERTES? Reactividad de algunos metales en agua y en medio cido. ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 3 QUTATE QUE YA LLEGUE! Algunas reacciones de los metales ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 4 UNA IONICA Y PLATEADA NAVIDAD Reacciones de xido-reduccin

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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 5 EN BUSCA DEL TESORO Obtencin de plomo ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 6 TANTO TIENES, TANTO VALES! Determinacin de hierro (Fe) en una muestra de acero

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Unidad temtica:

FERTILIZANTES: PRODUCTOS QUMICOS ESTRATGICOS

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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 7 LA FUENTE DE LA VIDA Obtencin, propiedades y reacciones qumicas del amoniaco: una sustancia fundamental para la produccin de fertilizantes ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 8 EL GAS ESQUIVO Obtencin del nitrgeno y determinacin de algunas de sus propiedades. ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 9 QU TANTO RINDE? Determinacin semicuantitativa del ion fosfato contenido en un fertilizante ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 9 DE IDA Y VUELTA El equilibrio entre el amoniaco acuoso y el amoniaco gaseoso

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Pb( Cu( Ag( Hg(

LA ENSEANZA EXPERIMENTAL EN MICROESCALA


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Microescala Q III

PRESENTACINLA ENSEANZA EXPERIMENTAL EN MICROESCALA Generalmente los experimentos que se realizan en los cursos de Qumica son, en muchos casos, una serie de indicaciones con respecto a las actividades a realizar, por lo que el trabajo experimental se convierte en una repeticin tediosa de los mismos. Sin embargo, la experimentacin es un instrumento no solo para que el aprendizaje sea atractivo, interesante y significativo, tambin contribuye al desarrollo de habilidades, actitudes y valores propios de la disciplina, por ello presentamos un Manual de Actividades Experimentales con un enfoque de enseanza experimental diferente del trabajo que cotidianamente se realiza en el aula - laboratorio. Este enfoque pretende despertar el inters en los alumnos e invitarlos a realizar una serie de actividades experimentales diseadas especialmente para que puedan expresar sus ideas, plantearse sus propias preguntas, buscar las posibles respuestas, confrontarlas con sus compaeros y con la realidad cotidiana, de tal forma que cada estudiante construya sus propios conocimientos. El trabajo cooperativo, basado en equipos, la colaboracin y la responsabilidad compartida, son caractersticas de una participacin activa que favorecen la construccin del aprendizaje actual. Para poder comprender la naturaleza del trabajo cientfico, el enfoque desde el que se abordar el aprendizaje ser el de Ciencia Tecnologa Sociedad (CTS) y cuidado del Ambiente, a travs del cual se vincula lo aprendido en los cursos de Qumica bajo una visin social y tica con las aplicaciones biotecnolgicas. Por todo lo anterior consideramos que el laboratorio es un lugar idneo para promover y fomentar cambios de actitud y culturales que lleven a los alumnos a sensibilizarseAutoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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por la bsqueda de alternativas para optimizar recursos, tanto renovables como no renovables, as como al empleo de tecnologas que contribuyan al desarrollo de una "Qumica Verde". La metodologa experimental que pretendemos desarrollar, no poda quedar fuera de este contexto, por lo que las actividades experimentales que se presentan estn diseadas para desarrollarse a nivel microescala, vista sta como una tcnica alternativa de trabajo experimental, que entre otras bondades pretende:

Propiciar el uso racional de los recursos. Hacer onciencia sobre la contaminacin y conservacin del ambiente. Desarrollar habilidades para trabajar en el laboratorio con mayor precisin. Reducir el nivel de riesgo en el uso de sustancias txicas. Minimizar el nmero de accidentes. Reducir la cantidad de desechos. Fomentar la creatividad e inventiva en el diseo de materiales de laboratorio. Tomar conciencia de la importancia y valor del escalamiento de los experimentos, en macro y microescala.

En el marco de esta propuesta, lejos de ser un esquema rgido, se presenta como estrategia didctica de trabajo un protocolo gua para realizar las actividades experimentales, cuyos propsitos son favorecer una filosofa de enseanza activa, reforzar la participacin del alumno y favorecer la construccin del conocimiento.


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Los momentos de aprendizaje que estructuran el protocolo gua para la enseanza y el aprendizaje experimental se describen enseguida: 1. TTULO Se describe de dos maneras: la primera en forma coloquial y la segunda de manera formal en el que se relaciona el tema del programa o el concepto central a aprender.

2. INTRODUCCINSe pretende motivar y despertar la curiosidad de los estudiantes a travs de ejemplos en los que adems de contextualizar los conocimientos a construir y a aprender, los acercan y sitan en su entorno cotidiano de acuerdo al tema o contenido del programa de la asignatura.

3. OBJETIVOS De manera puntual se describen los conocimientos, habilidades, actitudes y valores el cmo). que pretendemos que el estudiante aprenda y desarrolle, respectivamente, durante el trabajo experimental (el qu, el porqu, el para qu, y

4. PROBLEMA A RESOLVER Se plantea un reto o desafo a resolver por medio de una pregunta que lo lleva a tomar conciencia de los conocimientos a aprender, es decir, se aplica la estrategia de aprendizaje basado en problemas.

5. ACTIVIDADES PREVIAS Con el propsito de planear y organizar el trabajo experimental, se privilegia el trabajo en equipo y se sugieren una serie de actividades previas al experimento como por ejemplo: dar respuesta a preguntas sobre conocimientos previos, la construccin de un diagrama de flujo, la bsqueda de informacin sobre laAutoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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toxicidad de las sustancias que utilizar, la justificacin de las formas de trabajo seleccionadas, etc.

6. DISEO DEL EXPERIMENTO Se presentan las principales actividades a realizar, constantemente se cuestiona al estudiante para que reflexione a travs de las siguientes preguntas: qu hizo?, por qu lo hizo?, para qu lo hizo?, justo en el momento mismo en que lleva a cabo el experimento. Se aplica la estrategia de aprendizaje conocida como preguntas intercaladas. Tambin se intercalan llamadas de atencin en cuadros llamados Precaucin para que el estudiante tenga cuidado con el manejo de reactivos en los momentos clave de la experimentacin. PRECAUCIN!

7. REGISTRO DE OBSERVACIONES, EVIDENCIAS EXPERIMENTALES

DATOS,

RESULTADOS

Y

Este espacio se dedica al registro de las observaciones, evidencias experimentales, datos y si es el caso, la construccin de grficas.

8. GUA DE DISCUSIN Como una actividad de recapitulacin y sntesis se plantean preguntas sobre los conceptos (vinculados con la actividad experimental) que se quieren reforzar o destacar, a fin de que los estudiantes en trabajo grupal y colaborativo, relacionen los conceptos qumicos involucrados.


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9. EL MUNDO DE LA QUMICA Y T. RELACIN CIENCIA TECNOLOGA - SOCIEDAD (CTS) Y CUIDADO DEL AMBIENTE Como una actividad que refuerza la construccin conceptual y el desarrollo de habilidades, actitudes y valores, se presenta un texto o un artculo relacionado con un tema actual, que lleve al alumno a reflexionar y tomar conciencia del impacto de la Qumica con el entorno cotidiano. De manera especial, las actividades de investigacin bibliogrfica tambin forman parte de esta novedosa forma de acercar a los estudiantes al mundo de la Qumica.

10. CONSTRUCCIN DE UN MAPA CONCEPTUAL Con el propsito de evaluar si el alumno puede relacionar y jerarquizar los conceptos ms importantes trabajados en la actividad experimental, se le proporciona una lista de trminos para que construya un mapa conceptual y lo discuta con sus compaeros.

11. MANEJO Y DISPOSICIN DE RESIDUOS GENERADOS Se dan las indicaciones sobre la recoleccin de productos para su posterior tratamiento. Se refuerza el logro de actitudes responsables ante la contaminacin ambiental y el cuidado del medio ambiente.

12. ACORDEN En este apartado del protocolo se dan respuesta a las preguntas planteadas y se ofrece al estudiante una informacin adicional pertinente, con el propsito de apoyarlo en los diferentes momentos del trabajo experimental. 13. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS, HEMEROGRFICAS Y ELECTRNICAS Se indican las fuentes de informacin primarias y secundarias consultadas para cada prctica.5Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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PROTOCOLO GUA PARA LA ENSEANZA EXPERIMENTAL DE QUMICA A MICROESCALATITULO INTRODUCCIN OBJETIVOS

PROBLEMA A RESOLVER ACTIVIDADES PREVIAS Material Sustancias Procedimiento Experimental DISEO EXPERIMENTAL REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES

PRECAUCIN

GUA DE DISCUSIN EL MUNDO DE LA QUMICA Y T CIENCIA TECNOLOGA - SOCIEDAD Y CUIDADO DEL AMBIENTE

PALABRAS CLAVE PARA LA CONSTRUCCIN DE UN MAPA CONCEPTUAL

MANEJO Y DESECHO DE RESDUOS ACORDEN

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS, HEMEROGRFICAS Y ELECTRNICAS


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QUMICA SOSTENIBLESOSTENIBILIDAD El concepto de sostenibilidad surge por va negativa, como resultado de los anlisis de la situacin del mundo, que puede describirse como una emergencia planetaria, como una situacin insostenible que amenaza gravemente el futuro de la humanidad. Es a la Comisin Mundial del Medio Ambiente y del Desarrollo (CMMAD, 1998) a la que debemos uno de los primeros intentos de introducir el concepto de sostenibilidad o sustentabilidad: "El desarrollo sostenible es el desarrollo que satisface las necesidades de la generacin presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades". El desarrollo sostenible requiere pues, la satisfaccin de las necesidades bsicas de todos y extiende a todos la oportunidad de satisfacer sus aspiraciones a una vida mejor. Ello hace necesario que nos impliquemos decididamente en esta batalla para contribuir a la emergencia de una nueva mentalidad, una nueva forma de enfocar nuestra relacin con el resto de la naturaleza. Al respecto, Sbarbati Nudelman* seala que La Qumica Sustentable es un desarrollo reciente tendiente a prevenir la contaminacin debida a los productos, para preservar tanto la salud humana como el ambienten, es una forma particular de prevenir la contaminacin, diseando productos qumicos y procesos que reducen o eliminan el uso y generacin de sustancias peligrosas. Sbarbati, tambin hace nfasis en que La Qumica Sustentable se basa en fundamentos cientficos y procura no solo evitar los productos peligrosos sin tambin considerar otros aspectos de magnitud global tales como: cambios climticos, produccin de energa, disponibilidad de productos hdricos, produccin de alimentos, presencia de sustancias txicas en el ambiente, etc.


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QUMICA VERDELa qumica verde es el diseo de productos y procesos qumicos que reducen o eliminan el uso y la generacin de sustancias peligrosas. Esta metodologa, adems de proponer la innovacin en la qumica con beneficios econmicos y ambientales, fomenta la interdisciplina, ya que incorpora aspectos de ingeniera, biologa, economa y tica. La qumica verde es un reto para hacer qumica de una manera responsable con el ambiente, desarrollando estrategias para lograr una qumica industrial sostenible y, en consecuencia, un mundo sostenible. Los principios de la misma fueron propuestos por Anastas y Warner en 1998. De manera resumida estos principios proponen: la prevencin en la generacin de residuos; realizar sntesis qumicas menos txicas; descontinuar el uso de solventes; el diseo de procesos energticos eficientes; uso de materiales renovables; favorecer el uso de catalizadores selectivos; diseo de productos degradables y seleccionar sustancias que disminuyan el riesgo de accidentes. Un factor muy importante a lograr es la incorporacin de la industria en estas acciones, para que implemente tcnicas que reduzcan la contaminacin y sus costos tan altos para la biodiversidad. El propsito es formular una conducta a seguir para el desarrollo sostenible, donde la prevencin de la contaminacin establezca un equilibrio entre el desarrollo econmico y la proteccin del ambiente. Actualmente las compaas ven el beneficio de ser verdes en sus anuncios. La industria de la publicidad vigila de cerca la opinin y el comportamiento de los consumidores. Como resultado, la mercadotecnia verde ha empezado a registrar un repunte notable.


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Microescala Q III

En febrero de este ao, General Motors introdujo una campaa que llevaba el eslogan Live green. Go yellow (Vive a lo verde. Decdete por lo amarillo). Los anuncios estn centrados en la tecnologa Flex Fuel, que permite que los autos utilicen E85, una mezcla de 15% de gasolina y 85% de etanol obtenido principalmente del maz (de ah el amarillo). En nuestro mbito, la qumica verde apenas ha iniciado su irrupcin en el currculo escolar, debido a que es un campo nuevo. Un ejemplo son los experimentos verdes que se estn llevando a cabo en los laboratorios al utilizar agua en lugar de solventes orgnicos. La prevencin de desechos es un componente central del concepto qumica verde. Desde la perspectiva de un proceso qumico, ste tiene consecuencias no slo en la seleccin de la metodologa y los reactivos, sino tambin para el uso de solventes y la recuperacin de reactivos.

Anlisis del Impacto Ambiental

Procesos

Propsitos

Trabajo Experimental a Microescala

DIAGRAMA Tomado y adaptado de: Anlisis impacto ambiental/Propuesta/Trabajo experimental/Proceso (Van Arnum, 2005)


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QUMICA EN MICROESCALAEntre los aspectos que preocupan cada da ms a los cientficos, educadores y pblico en general, se encuentra el mantener un ambiente sin polucin y el cmo manejar los residuos qumicos. La mejor manera de ganar en este empeo es eliminando la fuente de produccin de residuos en su origen. Reducir el uso de productos qumicos al mnimo nivel, en el cul, un experimento puede realizarse con xito, se conoce como Qumica a Microescala. Con la Qumica a Microescala se pueden realizar procesos qumicos usando pequeas cantidades de reactivos, sin que ello reste calidad a los mtodos habituales usados tanto en educacin como en la industria, contribuyendo con esto a un ambiente menos contaminado. La Qumica a Microescala es una parte fundamental de la Qumica Verde. Entre los beneficios de utilizar la tcnica a microescala destacan los siguientes doce puntos: 1. La reduccin en el uso de productos qumicos y por tanto reduccin de residuos en su origen. 2. La reduccin en los costos tanto de compra de productos como de recogida y reciclado. 3. El aumento considerable de la seguridad e higiene en el laboratorio, porque: a) Mejora la calidad del aire del aula laboratorio c) Hay menor peligro de fuego y explosiones c) Es menor el tiempo de exposicin a productos qumicos txicos, si es el caso. d) Disminuye nmero de accidentes por derramamientos de productos qumicos. 4. La reduccin en la duracin del experimento.Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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5. El aumento en el nmero de experimentos que se pueden realizar. 6. El menor costo en material de vidrio. 7. Mayor espacio para el almacenamiento. 8. La reduccin del gasto de agua y reduccin de gas o electricidad. 9. Ahorro de tiempo en la preparacin de reactivos. 10. Se favorece la poltica ambiental que promueve el principio de las 3 Rs: Reducir, Recuperar y Reciclar. 11. La mayor motivacin a los estudiantes ya que estn convencidos de que: a) Trabajan del modo ms racional posible b) Estn haciendo "qumica verde" c) Tienen menor riesgo de sufrir accidentes serios durante la experimentacin. 12. La mejor preparacin de los estudiantes: a) Adquieren destrezas en el manejo de materiales y productos b) Les hace ser ms cuidadosos en todas las operaciones. c) Desarrollan habilidades que no se adquieren operando a escala normal, por ejemplo la observacin. d) Ganan tiempo que dedican al anlisis e interpretacin de resultados. Los ciudadanos con este tipo de formacin se hallan mentalmente preparados para abordar el reto del desarrollo de nuevos procesos qumicos, ms limpios y a la medida de las necesidades que la sociedad est demandando. Estamos seguras de que alumno formado en esta metodologa podr lograr un impacto significativo en la solucin de los problemas relacionados con el cuidado del ambiente.


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QUMICA

CON ENFOQUE CTS A (CIENCIA, TECNOLOGA, SOCIEDAD Y CUIDADO DEL AMBIENTE)

Los estudios sociales de la ciencia y la tecnologa, o estudios sobre ciencia, tecnologa, sociedad y cuidado del ambiente (CTS-A), constituyen un campo de trabajo en los mbitos de la investigacin acadmica, la educacin y la poltica pblica. En el mbito educativo los enfoques CTS-A suponen la confluencia de propuestas e iniciativas diversas. Por una parte, el xito de las polticas que promueven la participacin pblica en las decisiones sobre ciencia y tecnologa presupone la existencia de una ciudadana con actitudes y capacidades para esa participacin democrtica. Por otro lado, desde la propia prctica de la educacin cientfica y tecnolgica se reclaman nuevos modelos de enseanza en los que la seleccin de los contenidos tenga ms en cuenta la relevancia social de los temas y en los que las estrategias metodolgicas estn orientadas hacia el estmulo de vocaciones en ciencia y tecnologa y el desarrollo de las capacidades para la participacin pblica. Por ltimo, los enfoques CTS en educacin son solidarios con los proyectos de educacin en valores, ya que ambas propuestas suponen una revisin de los contenidos y los mtodos de enseanza, en los mbitos tecnocientfico y humanstico, desde una apuesta comn por reivindicar la importancia de los aspectos axiolgicos al lado de los conceptuales en la organizacin de los currculos educativos. Los objetivos sociales de CTS - A intentan: promover la alfabetizacin cientfica, mostrando la ciencia como una actividad humana de gran importancia social. Forma parte de la cultura general en las sociedades democrticas modernas. estimular o consolidar en los jvenes la vocacin por el estudio de las ciencias y la tecnologa, a la vez que la independencia de juicio y un sentido de la responsabilidad crtica.Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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favorecer el desarrollo y consolidacin de actitudes y prcticas democrticas en cuestiones de importancia social relacionadas con la innovacin tecnolgica o la intervencin ambiental. contribuir a salvar el creciente abismo entre la cultura humanista y la cultura cientfico-tecnolgica que fractura nuestras sociedades.


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SEGURIDAD EN EL LABORATORIO Y MANEJO DE REACTIVOSEl laboratorio de Qumica es un lugar muy importante donde se verifican, en forma experimental, los principios bsicos de la Qumica y como prioritario debe ser un lugar seguro para trabajar. El grado de seguridad que se alcanza en l depende de las precauciones que se tomen para evitar posibles accidentes. Por lo tanto, es indispensable contar con el equipo de proteccin y seguridad adecuados, y cumplir con el Reglamento de Laboratorios y las Normas para el uso de los laboratorios del Colegio de Ciencias y Humanidades El equipo de seguridad y tus conocimientos, as como la atencin a cada detalle, son indispensables para un buen rendimiento en tu trabajo experimental. De esta manera observars que trabajar con muchas y diferentes sustancias, frecuentemente en pequeas cantidades, no es tan complicado. Adems de estos riesgos, se pueden presentar otros peligros como: incendios, fugas de gas, equipo defectuoso y quemaduras. Es muy importante que te informes acerca de los peligros con los que se trabaja y la manera en la que se puede reducir el riesgo. Es tambin tu responsabilidad el usar esa informacin todos los das en el laboratorio. A continuacin se describen algunas normas de seguridad que el profesor te explicar para que realices en forma segura tu trabajo experimental.


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EQUIPO DE SEGURIDAD PERSONALSiempre usa la ropa y equipo de proteccin que se recomienda. Antes de ponrtelos, revisa que se encuentren en buenas condiciones. Se debe usar: Bata de algodn de manga larga, guantes, lentes de proteccin o googles, zapatos que cubran completamente los pies y mascarilla para gases o vapores txicos*. RECUERDA!No utilizar lentes de contacto en el laboratorio, ya que pueden atrapar lquidos o vapores peligrosos para los ojos.

*

Su uso depende del rea donde se trabaje y de la actividad a realizar, para ello consultar el Reglamento del Laboratorio.

MANEJO DE REACTIVOSEn los laboratorios de Qumica el alumno debe de tener a la mano Tablas de manejo de sustancias peligrosas, que como una primera actividad permite al estudiante conocer la reactividad y toxicidad de diversas sustancias qumicas, as como sus principales caractersticas. Si en tu laboratorio no cuentas con esta informacin pregunta al profesor en dnde las puedes consultar.


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Microescala Q III

Lineamientos generales para el uso y manejo adecuado de los reactivos qumicos: 1. Los frascos de reactivos y sustancias deben estar correctamente etiquetados, indicando los riesgos en su manejo. stos presentan en sus etiquetas una simbologa, con la cual los alumnos se deben familiarizar. Algunos smbolos utilizados son los siguientes: inflamable, radioactivo, txico.

RECOMENDACIN! Observar estos smbolos para manejar con precaucin las sustancias qumicas.

OBSERVA Y LEE CON ATENCIN TODA LA INFORMACIN QUE NOS PROPORCIONA LA ETIQUETA DEL FRASCO DE REACTIVO

2. 3. 4. 5.

Los gases txicos, compuestos voltiles e irritantes, deben trabajarse en la campana. No oler ninguna sustancia directamente. No pipetear con la boca, utilizar siempre una propipeta o perilla de hule. Lavar las pipetas con agua destilada antes de introducirlas en los diferentes reactivos.


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Microescala Q III

6. 7. 8. 9.

Limpiar inmediatamente el rea de trabajo cuando haya salpicaduras o se derrame cualquier reactivo. No utilizar material que contenga residuos de otros reactivos. Tomar nicamente la cantidad de reactivo que se requiera para el experimento que se va a realizar en el laboratorio. Nunca verter agua sobre un cido concentrado. Siempre agregar lentamente el cido sobre el agua mientras se mezclan.

10. No tirar ningn reactivo a la tarja o al basurero. 11. Preguntar cmo y dnde depositar los residuos. 12. Guardar los residuos o desechos en recipientes que no puedan romperse. Almacenarlos perfectamente etiquetados y en reas ventiladas para su posterior tratamiento.

Residuos


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PRIMEROS AUXILIOSLineamientos generales de primeros auxilios apropiados para una gran cantidad de sustancias qumicas:

OJOS

Inmediatamente lavar con abundante agua durante 15 minutos, utilizar el lavaojos. Acudir al mdico.

INGESTIN

Si la sustancia ingerida fue un cido o una base NO provocar el vmito. Seguir las instrucciones de las etiquetas de los frascos de reactivo y proporcionar los primeros auxilios. Recibir atencin mdica.

CONTACTO CON LA PIEL

Colocar la zona afectada bajo el chorro de la regadera e inmediatamente quitar la ropa contaminada. Recibir atencin mdica.

INHALACIN

Recibir aire fresco y pronta atencin mdica.

NO LO OLVIDES! EN CUALQUIER EXPOSICIN, SOLICITAR ATENCIN MDICA INMEDIATAMENTE!


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BOTIQUNTodo laboratorio debe contar con un botiqun que contenga los medicamentos indispensables segn sus caractersticas.

MANEJO DE EXTINGUIDORESComnmente existen tres tipos de extinguidotes y se distinguen bsicamente por la forma de la salida de sus mangueras. Su uso depende del material que origin el fuego. El ms comn es el extinguidor de bixido de carbono (CO2)

Extinguidor de bixido de carbono (CO2)

Tiene la salida en forma de corneta, se recomienda para apagar fuegos de origen elctrico o los ocasionados por disolventes inflamables. Al oprimir la manija se desprende bixido de carbono (CO2), el cual desplaza al oxgeno eliminndose as el fuego. El chorro de gas debe de dirigirse hacia la base del fuego.


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Microescala Q III

LA HIGIENE ES PARTE DE LA SEGURIDAD EN EL LABORATORIOSi no eres cuidadoso, los reactivos qumicos y biolgicos peligrosos pueden penetrar en tu cuerpo, en el de tus compaeros o en tu familia.

Por lo tanto: No comas, bebas, fumes, mastiques chicle, ni te apliques maquillaje en el laboratorio. No guardes comida o bebidas junto con productos qumicos o biolgicos en los refrigeradores. No bebas en recipientes de laboratorio. No huelas o pruebes productos qumicos. No succiones con la boca.

NUNCA DEBES TRABAJAR SOLO (A) EN EL LABORATORIO!


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Microescala Q III

LO QUE NUNCA DEBES DE HACER: Trabajar solo en el laboratorio. Utilizar material de vidrio roto. Operar equipo elctrico cerca del agua o con las manos mojadas. Almacenar los reactivos cerca de fuentes calorficas o de la luz solar o junto a otras sustancias con las que puede reaccionar de manera peligrosa. Verter las sustancias a la tarja. Dejar material, mochilas, libros en el piso u otros lugares en los que interfieran el paso. Guardar reactivos que no se necesiten a corto plazo. Dejar de vigilar el experimento mientras lo ests realizando. Olvidar lavar el material que se utiliz Jugar en el interior del aula - laboratorio.


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Microescala Q III

LO QUE SIEMPRE DEBES DE HACER: Practicar la higiene personal en el laboratorio. Usar el equipo de proteccin personal. Informarte y no olvidar lo que debe de hacerse en caso de emergencia. Preparar una cartulina con los nmeros telefnicos ms importantes y tenerlos a la mano. Realizar investigacin bibliogrfica sobre la reactividad y toxicidad de las sustancias a emplear. Manejar el equipo de laboratorio de acuerdo a las instrucciones dadas por el profesor. Llevar a cabo la actividad experimental en el laboratorio, no realizarla en otro lugar. Colocar los residuos y el vidrio roto en los recipientes que se hayan destinado especficamente para este fin.

No olvides una regla muy importante!

RESPETAR A TUS COMPAEROS DE TRABAJO EN EL LABORATORIO


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Microescala Q III

SIEMPREUsa el equipo de proteccin personal (bata, lentes de seguridad y guantes) Sigue las tcnicas y procedimientos que se indican en el manual de laboratorio.

Separa y clasifica tus residuos

Conoce la localizacin y uso de todo el equipo de seguridad de tu laboratorio.

Esta alerta, serio y responsable de tu trabajo experimental.

NUNCAComas o bebas en el laboratorio Viertas los residuos al drenaje

Cambies de lugar los reactivos qumicos

Tengas desorden en tu rea de trabajo

Tomes riesgos innecesarios

Entres al rea donde se almacenan los reactivos qumicos

Modifiques, sin autorizacin del profesor, los experimentos que se realicenAutoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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Microescala Q III

M A T E R I A L Y EQUIPO DE L A B O R A T O R I O


2007Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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Microescala Q III

MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO PARA REALIZAR LAS ACTIVIDADES EXPERIMENTALES Agitador de vidrio Anillo de metal Balanza electrnica digital (sensibilidad de 0.01g) Balanza granataria Bao Mara Buretas Cajas de Petri Cartn, madera (pedacitos) Cpsulas de porcelana Crisoles Cristalizador o recipiente de plstico Cubre objetos Embudo (micro) Embudo de separacin de 250 mL Embudo de tallo corto de vidrio Equipo Quifith en microescala para destilacin Escobillones Esptula Gogles o lentes de seguridad Goteros Gradilla Jeringas desechables Lupa Manguera de ltex de 40 cm Masking-tape Matraces Erlenmeyer de 25, 50 y 100 mL Mechero Bunsen Matraz de bola de 10 mL con cuello esmerilado Microscopio ptico Microplacas Mortero con pistilo Palo de paleta Parrilla de calentamiento con agitacin magntica Vidrios de reloj Vasos de plstico transparente desechables Pipetas Beral Probetas de 10 y 50 mL Pinza para bureta Pinza de nuz Pinzas de dos dedos Pinza para crisol Pinza para tubo de ensayo Pipeta graduada de 1, 5 y 10 mL Pisetas Porta objetos Probetas de 10, 50 y 100 mL Pinza de tres dedos Soporte universal Tapones de hule ltex mono y bihoradados para los matraces Erlenmeyer Tapones de hule ltex al tamao de los tubos de ensayo Tela con asbesto Termmetro de 0C a 200 C Termos Tramos de manguera de ltex Tringulo de porcelana Tubo de vidrio Tubos de ensayo 75 x 8 mm (PVC) cloruro de polivinilo (tubos de drenaje) (PET) Tereftalato de polietileno (botellas de refrescos) (PE) Poliestireno (vasos transparentes) (PEBD) Polietileno de baja densidad Polietileno de alta densidad (botes de leche) (LDPE) Bolsas de poliestireno baja densidad (PP) Polipropileno (vasos de Yogurt) Papel pH Papel aluminio Papel filtro Papel encerado o envoltura de plstico


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BALANZAS

Parrilla de calentamiento con agitacin magntica

Digital

Granataria

Pisetas Microscopio

Anteojos de seguridad

Desecadores

Extinguidor


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Microescala Q III

EMBUDOS

d e s e g u r i d a d

De plstico

De decantacin o de separacin. Pinza de tres dedos

Doblado de papel filtro

Gradilla

Tubos de ensayo

Escobilln


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Microescala Q III

Lupa Jeringa

Esptulas

Gotero MATRACES

Erlenmeyer

Aforados

de fondo plano

Microplacas

Vidrios de reloj


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PIPETAS

Pipetas graduadas Propipeta Probeta

Pipetas beral

Mortero Vasos de precipitados

Bureta

Cpsula de porcelana

Crisoles


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Microescala Q III

Pinzas de nuez

PINZAS

Para tubo de ensayo Para Bureta

Soporte Universal con anillo metlico. Embudo de vidrio y vaso de precipitados

Pinzas de dos dedos

Tringulo de porcelana Mechero bunsen

Tela o rejilla de asbesto

Manguera

Termmetro


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Microescala Q III

FRASCOS

Papel pH Con boca esmerilada transparentes y mbar Con gotero

Tapones de hule Diferentes tamaos

Bao Mara


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Microescala Q III

UNIDAD TEMTICA: INDUSTRIA MINERO - METALURGICA


2007Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 1NO TODO LO QUE BRILLA ES ORO! Propiedades fsicas de los metales: brillo, densidad, conductividad elctrica y conductividad trmica.

INTRODUCCIN Los metales se encuentran en la naturaleza en estado libre o nativo y en forma de compuestos (minerales). De estos elementos, pocos son los que se encuentran en estado nativo: cobre, mercurio, plata, oro, rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio y platino. Algunos de stos tambin se encuentran formando parte de compuestos. En forma de compuestos encontramos a los metales en la corteza terrestre como xidos, xidos parcialmente hidratados, sulfuros, carbonatos, sulfatos y silicatos; adems en agua de mar o depsitos subterrneos formados por la evaporacin de mares o lagos en forma de cloruros, sulfatos y carbonatos. Los metales se caracterizan generalmente por: 1. Presentar una apariencia brillante. 2. A temperatura ambiente (T= 25C) todos son slidos, excepto el mercurio que es lquido. 3. Son de color blanco plateado, excepto el oro y el cobre que son amarillo y rojizo respectivamente. 4. En su mayora son maleables, se pueden hacer lminas. 5. Generalmente son dctiles, sin romperse pueden adquirir la forma de alambres. 6. En su mayora funden a elevadas temperaturas (con excepcin de los metales alcalinos) 7. Son buenos conductores del calor y la electricidad. En esta actividad experimental, tendrs la oportunidad de experimentar algunas de estas propiedades.


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EXPERIMENTO A. BRILLO METLICO MATERIALES. OBJETIVOS Diferenciar entre materiales metlicos y no metlicos, con base en sus propiedades fsicas. Identificar y observar de acuerdo a sus caractersticas a los metales: Fe, Cu, Al, Sn, Pb y alguna aleacin. Observar el brillo caracterstico de los metales: Fe, Cu, Al, Sn, Pb y alguna aleacin. Determinar y observar la conductividad elctrica en algunas muestras metlicas. PROBLEMA A RESOLVER Por su apariencia, podramos distinguir un metal de un no metal? Cmo es que conducen la corriente elctrica algunas sustancias? cinc ACTIVIDADES PREVIAS 1. Renete con tus compaeros de equipo y hagan una lista de todos los materiales metlicos que estn a su alrededor y reflexiona sobre los usos que tiene cada uno de ellos. 2. Elabora un diagrama de flujo con las operaciones sucesivas que se van a desarrollar durante el transcurso de la actividad experimental. 3. Selecciona muestras pequeas de los diferentes materiales a utilizar. DISEO EXPERIMENTALMATERIAL 1 lija de agua 1 circuito elctrico (probador de corriente) 1 vidrio de reloj 1 hoja de papel blanca SUSTANCIAS Trozos pequeos de: aluminio, cobre, estao, plomo, hierro. Una moneda, Un clavo Una llave (de la puerta) Un trozo de vidrio Una puntilla de lpiz Azufre en polvo Un trozo de madera Una goma de borrar

Y

CONDUCTIVIDAD

ELCTRICA

EN

DIVERSOS

Pb


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Microescala Q III

PROCEDIMIENTO 1. Coloca, de manera separada, todas las sustancias sobre la hoja de papel y el azufre colcalo sobre un vidrio de reloj. 2. Observa con detenimiento las caractersticas fsicas de cada una de las sustancias y regstralas en la tabla No. 1. 3. Con un pedazo de lija raspa cada uno de los materiales y observa si presentan una apariencia brillante. Anota tus observaciones en la tabla No. 1. 4. Solicita un circuito elctrico y con precaucin! determina si los materiales enlistados conducen la corriente (coloca los cables en los extremos y observa si prende el foco). Anota tus observaciones en la tabla No. 1 Por qu unos materiales conducen la corriente elctrica y otros no? 5. En el siguiente espacio dibuja el circuito elctrico y grficamente representa cmo se realiza la prueba de conductividad elctrica de cada uno de los metales.


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Microescala Q III

REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES. Tabla No. 1 PROPIDADES FSICA DEL MATERIAL EN ESTUDIO MATERIAL SMBOLO QUMICO SOLO DEL METAL ASPECTO FSICO BRILLO SI Clavo Madera Aluminio Cobre Puntilla de lpiz Estao Goma para borrar Vidrio Plomo Llave Azufre Moneda Hierro Tela Plstico NO CONDUCTIVIDAD ELCTRICA SI NO

GUA DE DISCUSIN Renete con tus compaeros de equipo, compara tus resultados con el resto del grupo y contesta las siguientes preguntas: 1. De acuerdo a las observaciones realizadas, podras diferenciar entre materiales metlicos y no metlicos?, Existe un carcter intermedio? Justifica tu respuesta.

plomo


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Microescala Q III

Qu otras propiedades tendras que considerar y experimentar para llegar a una conclusin ms general? 3. Dentro de los materiales metlicos existen unos que sean ms metales que otros? Justifica tu respuesta. 4. Sobre una tabla peridica indica la tendencia general del carcter metlico. 5. Para otros elementos de la tabla peridica, qu otras propiedades conviene considerar para definir el carcter metlico? 6. Investiga qu materiales metlicos se usan en la construccin y por qu. Cul es el ms recomendable? 7. Cul sera la propiedad ms representativa de los materiales metlicos? 8. Qu es una aleacin? Realiza una investigacin sobre este tema. EXPERIMENTO B. CARACTERSTICAS VISTAS AL MICROSCOPIO Y DENSIDAD DE DIVERSOS METALES OBJETIVOS Observar las caractersticas y algunas propiedades fsicas de los metales Determinar la densidad de algunos metales PROBLEMA Todos los metales tienen la misma forma vistos al microscopio? Los metales presentan diferente densidad? DISEO EXPERIMENTAL MATERIALES 5 tubos de ensayo 1 gradilla 5 probetas de 50 mL 1 microscopio estereoscpico SUSTANCIAS Agua destilada Metales: cobre, cinc, aluminio, plomo, hierro

2.

DETERMINACIN DE LA


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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL CARACTERSTICAS Y PROPIEDADES FSICAS Observa directamente, al menos diez metales, y luego al microscopio. Anota sus caractersticas en la tabla No. 1. REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES Tabla No. 1 Propiedades fsicas de los metales, antes y despus de observarlos al microscopio. Metal Color Lustre Forma Maleable Conductividad (dibujada) o frgil elctrica Densidad observada al microscopio

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD 1. Mide un volumen preciso de agua, 30 a 35 mL, en la probeta de 50 mL. 2. Pesa, de 30 a 40 g de cada metal, registra exactamente el peso de cada uno en la tabla No. 2 3. Agrega una muestra de metal en la probeta y registra la variacin de volumen. 4. Con los datos obtenidos, calcula la densidad de los metales.Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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5. Retira el metal del agua, scalo y repite los pasos 1 a 4, una vez ms. 6. Saca un promedio de los valores de la densidad de cada uno de los metales, a fin de hacer ms confiables tus determinaciones. Registra los datos y valores de la densidad en la tabla No. 2. 7. Repite todo el procedimiento anterior para las dems muestras de metales. Registra tus resultados en la tabla No. 2. REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES Tabla No. 2 Densidad determinada experimentalmente de cinco metales.Muestra del metal (2 mediciones) Smbolo Masa Volumen qumico (g) del agua (mL) Volumen del agua + metal Volumen del metal DENSIDAD DENSIDAD (g/mL) PROMEDIO 1 2 3 (g/mL) mediciones

Cobre 1 2 Cinc 1 2 Aluminio 1 2 Plomo 1 2 Hierro 1 2 GUA DE DISCUSIN 1. 2. 3. 4. 5. 6. Qu datos se necesitan para determinar las densidades? La densidad es una propiedad intensiva o extensiva? Justifica t respuesta. Son iguales las densidades de los metales? Explica tu respuesta. Por qu es importante conocer la densidad de las sustancias? Servir la densidad para identificar un metal? Por qu? Consulta en el acorden los valores tericos de la densidad de los metales y calcula el porciento de error de tus determinaciones.


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EXPERIMENTO C. CAPACIDAD TRMICA DE LOS METALES OBJETIVOS Comprender el fenmeno de la conductividad trmica. Conocer y determinar la capacidad de conductividad trmica de varias muestras metlicas y de una aleacin. Clasificar las muestras de acuerdo a su capacidad trmica. PROBLEMAS A RESOLVER Qu elemento es mejor conductor y cul es el menor conductor trmico? De qu depende que sea mejor o menor conductor trmico? ACTIVIDADES PREVIAS 1. Renete con tus compaeros de equipo y reflexionen sobre la importancia de conocer y determinar la conductividad trmica de algunos metales. 2. Elabora un diagrama de flujo con las operaciones sucesivas que se van a desarrollar durante el transcurso de la actividad experimental. 3. Selecciona muestras de los materiales a utilizar. DISEO EXPERIMENTAL MATERIALES 1 vaso de precipitado de 50 mL 1 tripie 1 mechero Bunsen 1 tela de alambre con asbesto 1 esptula 1 pinzas para tubo de ensaye 1 cronmetro o reloj con segundero PROCEDIMIENTO EXPRIMENTAL 1. Traer previamente cortada la vela en trozos pequeos, de lo contrario hacerlo en el laboratorio, utilizando la esptula con la debida precaucin para no lastimarse. 2. Coloca los trozos de cera en el vaso de precipitados e inicia el calentamiento suave hasta que la muestra estAutoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G. PRECAUCIN! La cera en estado lquido puede causar severas quemaduras, evita su contacto con la piel.

SUSTANCIAS Una vela o veladora (cera) cortada en trozos pequeos. Un trozo de alambre de: cobre, hierro, aluminio y acero (aproximadamente de 3 a 4 cm)

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totalmente fundida. (mantener el calentamiento suave durante la toma de las muestras). 3. Introduce el alambre de cobre (1 cm) en la cera fundida; repetir esto tres veces, dejando enfriar cada vez para que solidifique. Se recomienda marcar la distancia de 1 cm en cada extremo de los alambres de metal. 4. Repetir esta operacin con las dems muestras metlicas. Calentamiento de muestras: 5. En la pinza para tubo de ensaye se colocan dos muestras diferentes (una en cada extremo), cuidando que aproximadamente 1 cm del alambre quede dentro de las pinzas, el extremo libre debe contener la cera. 6. Enciende el mechero y ajstalo a una flama pequea y azul para iniciar el calentamiento. 7. Coloca sobre la flama la parte central de la pinza con las muestras (no calentar directamente los alambres metlicos), accionar el cronmetro y tomar el tiempo en el momento que funda la cera y hasta que se derrita por completo. Registra tus observaciones en la tabla No. 2 8. Repetir la operacin 2 veces para cada muestra. Se sugiere enfriar con agua las muestras, dejarlas reposar 2 minutos y retomar las mediciones. REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES. Tabla No. 2 Capacidad trmica de los metales Muestra Primera Segunda fundicin fundicin Tiempo ( s ) Tiempo ( s ) Aluminio ( Al) Hierro Cobre Acero (Fe) (Cu) (Fe C)

Observaciones


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GUA DE DISCUSIN Realiza una investigacin documental sobre: 1. Temperatura de fusin del aluminio, hierro, cobre y acero. 2. Cul fue el mejor conductor del calor? Justifica tu respuesta. 3. Aplicaciones ms comunes de dichos elementos y aleacin. 4. En casa, qu metales se ocupan donde hay calor (estufa, horno, calentador de agua, tenazas para el cabello, etc.) Por qu? 5. Por qu la madera y el plstico no conducen el calor? 6. Qu conceptos qumicos estn involucrados en la actividad experimental? 7. Qu materiales se utilizan como aislantes trmicos? Justifica tu respuesta.


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EL MUNDO DE LA QUMICA Y TRelacin Ciencia- Tecnologa-Sociedad y cuidado del Ambiente

ZINALCO: UNA ALEACIN DE ZINC, ALUMINIO Y COBRE1Hace ms de 20 aos, el doctor Gabriel Torres Villaseor, investigador del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM), retom el proceso a partir del cual los alemanes experimentaron con una aleacin de aluminio y zinc para sustituir al latn durante la Segunda Guerra Mundial. Fue as como tiempo despus cre, con zinc, aluminio y cobre, un metal superplstico al que llam zinalco. De ser utilizado a gran escala, permitira aprovechar mejor la produccin nacional de zinc. Mxico dice Torres Villaseor ([email protected]) produce anualmente 350 mil toneladas de este metal. La mitad se vende en lingotes y 50 mil se usan en la industria. El resto est condenado a malbaratarse." Con el zinalco se podran fabricar distintas piezas automotrices, como salpicaderas, puertas, incluso el chasis completo. Las carroceras sin soldadura, semejantes a las de fibra de vidrio, seran ms baratas y los automviles pesaran 35 por ciento menos que los actuales modelos. Este metal superplstico tambin servira para sustituir todo lo que se hace con latn, como diversos tipos de llaves para cerraduras. Tendran la misma resistencia mecnica que las que conocemos todos; pero, en vez de ser doradas, seran blancas y 35 por ciento ms ligeras. As, adems de que su fabricacin resultara ms barata, con un kilo de zinalco se podran hacer ms llaves que con uno de latn", aade el investigador universitario. Materiales con mucho futuro Con la aparicin de nuevos materiales superplsticos se podran aprovechar ms y mejor materias primas nacionales tales como el zinc, el cobre y la plata, que estn siendo desplazados del mercado por polmeros, aceros y aluminio (con stos es posible satisfacer las demandas de la industria metalmecnica). Por ejemplo, el zinc ya ha sido reemplazado por el xido de titanio en la fabricacin de pintura blanca, base de todos los dems colores. En la telefona, el cobre ya fue sustituido por la fibra ptica; en la conduccin elctrica de alta tensin, por el aluminio; y en materia de tuberas, por el plstico, el cual es ms barato. La plata ya casi no se usa en fotografa, tampoco en catlisis (transformacin qumica motivada por sustancias que no se alteran en el curso de la reaccin) ni en monedas; slo en la platera y en la acuacin de monedas conmemorativas. A pesar de esto, el zinc, el cobre y la plata son materias primas con mucho futuro en la industria metalmecnica de Mxico, ya que se pueden usar como aleaciones para disear nuevos materiales superplsticos. A diferencia de la mayora de los metales, que al estirarse se quiebran, los tres son como el chicle: al salir de su estado superplstico, se pueden estirar de 10 a 100 veces su longitud, sin romperse ni perder sus propiedades. Adems de su plasticidad o capacidad para ser deformados, tienen una resistencia mecnica tan alta como la del acero y son relativamente ligeros, como el aluminio. Otra ventaja es que se pueden reciclar muy fcilmente, lo que los convierte casi en metales ecolgicos.Sntesis del texto tomado del Universal. Jueves 31 de marzo de 2005. Fotos electrnicas de La Jornada Lunes en la Ciencia, 20 de agosto del 2005


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PALABRAS CLAVE PARA LA CONSTRUCCIN DE UN MAPA CONCEPTUAL Para relacionar los conocimientos logrados a travs de esta actividad, construye un mapa conceptual con los siguientes conceptos: Metal No metal Mineral Compuesto Maleabilidad Densidad Dctibilidad Fusin Calor Conductividad trmica Conductividad elctrica Temperatura de fusin

Zinalco: aleacin de Zn, Al y Cu

MANEJO Y DISPOSICIN DE LOS RESIDUOS GENERADOS Los desechos que se producen en la actividad experimental deben recolectarse en recipientes previamente etiquetados, para su posterior tratamiento. Las muestras metlicas deben secarse y guardarse en el frasco correspondiente, para su posterior utilizacin. La cera a temperatura ambiente es estable y no representa ningn riesgo, se puede eliminar directamente al bote de residuos slidos. ACORDEN No. 1 Los metales son excelentes conductores elctricos. Anualmente se utilizan en todo el mundo ms de 4 millones de toneladas mtricas (4 x 109 Kg) de cobre solamente con fines elctricos. Esta propiedad se explica de acuerdo al modelo de enlace metlico. Los metales pueden ser ejemplos extremos de enlaces deslocalizados. Un cristal de metal sodio, por ejemplo, se puede considerar como un arreglo de iones Na+ rodeados por un mar de electrones. Los electrones de valencia o de enlace estn deslocalizados sobre todo el cristal del metal. La libertad de estos electrones para moverse a travs del cristal es la causa de la conductividad elctrica de un metal. No. 2 La densidad es una propiedad intensiva de la material que nos permite apreciar cunto volumen ocupar una cierta masa y viceversa. La densidad se determina por la masa de la materia por unidad de volumen = m/v


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Densidad de algunos metales:Metales Aluminio Cobre Oro Hierro Plomo Niquel Plata Zinc Platino Litio Mercurio Densidad ( g/cm3 ) 2.7 8.92 19.3 7.86 11.34 8.9 10.49 7.14 21.45 0.535 13.545

No. 3 Los metales tambin son, por lo general, buenos conductores del calor. Al tocarlos se sienten fros a causa de que el calor de la mano lo conduce el metal. Esta propiedad se explica de acuerdo al modelo de enlace metlico. No. 4 Un mineral es una sustancia inorgnica slida o una solucin slida que se forma naturalmente, y tiene una estructura cristalina definida. As, un mineral puede ser una sustancia qumica definida o puede ser una mezcla slida homognea. No. 5 Un metal no necesariamente es un elemento puro, puede ser un compuesto o una mezcla, en este caso estamos hablando de una aleacin que es un material con propiedades metlicas.La mayor parte de los metales comerciales son aleaciones, que consisten usualmente de un metal con cantidades pequeas de algunos otros metales. Por ejemplo, la joyera de oro se hace de una aleacin que es una solucin slida de oro que contiene algo de plata. El oro puro es demasiado blando para ser usado en joyera y la aleacin resulta mucho ms dura.

El metal para soldadura es una aleacin de estao con plomo y su temperatura de fusin es baja. El bronce es una aleacin de cobre y estao. El acero es una aleacin de hierro con carbn. El latn es una aleacin de cobre con 20% a 50% de zinc y es importante para fabricar moldes para fundicin. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS1. Christie L. Borgford and Lee R. Summerlin., Chemical Activities, Teacher Edition., American Chemical Society., Washington, U.S. 2a. Ed. 1990. 2. Darrell D. Ebbing., Qumica General., 5. Edicin Mc. Graw-Hill., Mxico 1997. 3. Garritz, A., Chamizo, J.A., Qumica, Ed. Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V., Mxico 2001. 4. Lange. Manual de Qumica. Tomo II., Decimotercera edicin. Mc. Graw-Hill., Mxico 1996. 5. Smooth, Smith, Price Chemistry. Ed. Glencoe McGraw Hill. 1998.


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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 2LOS MS FUERTES? Reactividad de algunos metales en agua y en medio cido. INTRODUCCINCuando escuchas hablar del mundo metlico, qu viene a tu mente?, hierro, cobre, plata, cinc o aluminio? Estos son algunos elementos que debido a sus propiedades, comnmente se utilizan y son empleados, tanto en el hogar como en materiales para la construccin. Por ejemplo, el hierro se utiliza para hacer bloques que se usa en la ingeniera, el aluminio para hacer escaleras y ventanas, el cobre para tubos y alambres, el titanio para aeroplanos, etc. Si das un vistazo a tu alrededor, cuntos objetos estn construidos con metales?, qu metales son?, desde cundo la humanidad ha utilizado los metales?. Al estudiar los inicios de cualquier civilizacin observars que los metales estn presentes en utensilios, ornamentos, joyera, ductos, etc. Muchos de los objetos metlicos que usas en casa, sobre todo los que a menudo deben estar en contacto con el agua, tales como la pileta de la cocina, las cubetas y el tambor de la lavadora se hacen de acero inoxidable, que es un tipo de acero que no precisa proteccin. Podras explicarte por qu los cuchillos y los cubiertos se fabrican de acero inoxidable?Al

oro

Aunque los metales son muy comunes algunos no se pueden emplear como materiales en estructuras, ni se encuentran libres Al en la naturaleza debido a su alta reactividad. El uso y las aplicaciones de los metales depende de sus caractersticas fsicas y qumicas. La gran mayora de los metales no se encuentran libres en la naturaleza, se obtienen a partir de ciertos minerales, los compuestos que constituyen los metales requieren de ser tratados qumicamente para obtenerlos en forma elemental. El procesamiento a gran escala de los minerales metlicos, para obtener los metales libres recibe el nombre de metalurgia. EXPERIMENTO A. REACTIVIDAD DE LOS METALES CON EL AGUA OBJETIVOS Observar, identificar y manipular en forma adecuada algunos elementos metlicos. Conocer algunas propiedades de los metales. Conocer y observar la reactividad en agua de ciertos metales.Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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PROBLEMA A RESOLVER Cul es la reactividad en agua de los elementos metlicos: sodio, potasio, magnesio, calcio, aluminio, cobre, cinc, estao y plomo?. Establece el orden de actividad de los metales y escribe las reacciones qumicas. ACTIVIDADES PREVIAS 1. Renete con tus compaeros de equipo y reflexiona por qu es til conocer la reactividad en agua de estos elementos metlicos? 2. Elabora un diagrama de flujo con las operaciones sucesivas que se van a desarrollar durante el transcurso de la actividad experimental. 3. Selecciona muestras pequeas de los diferentes metales a utilizar. 4. Plantea las reacciones involucradas en la actividad experimental (consulta los acordeones). 5. Investiga Cul es la manera adecuada de almacenar los metales: sodio y potasio? DISEO EXPERIMENTALMATERIAL 4 vasos de precipitados de 50 mL 4 vidrios de reloj para tapar los vasos 1 microplaca de 12 pozos 2 pipetas Beral 1 esptula SUSTANCIAS Agua ( H2O ) Trozos pequeos de: sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), aluminio (Al), cobre (Cu), cinc (Zn), estao (Sn) y plomo (Pb)

PROCEDIMIENTO

1. Observa las caractersticas fsicas de cada elemento qumico y regstralas en la tabla No. 1 2. Llenar los 4 vasos de precipitado con agua hasta la mitad de su capacidad y cbrelos con un vidrio de reloj 3. Utilizando una esptula, coloca un pequeo trozo de litio metlico dentro de uno de los vasos de precipitado con agua y vuelve a cubrir con el vidrio de reloj. Registra tus observaciones en la tabla No. 1

PRECAUCIN! Trabajar en la campana de extraccin.

4. Repite la instruccin anterior, empleando un pequeo trozo de sodio, potasio y calcio. Registra tus observaciones en la tabla No. 1 Qu puedes concluir acerca del comportamiento de estos elementos en agua? Podras establecer un orden de reactividad?Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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5. Utilizando la microplaca, coloca en cada uno de los pozos pequeos trozos de: magnesio, aluminio, cinc, cobre, estao y plomo. Con una pipeta Beral agrega agua a cada uno de los pozos utilizados. Anota tus observaciones en la tabla No.1

Qu puedes concluir acerca del comportamiento de estos elementos en agua?REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES.

Tabla 1: metales.Metal (sustancia)

Propiedades fsicas y reactividad de losSmbolo qumico Caractersticas Fsicas Reactividad en agua si no Reaccin qumica Gas desprendido (frmula)

Sodio Potasio Calcio Magnesio Aluminio Cobre Cinc Estao Plomo


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GUA DE DISCUSIN 1. Escribe las ecuaciones qumicas balanceadas para cada una de las reacciones efectuadas en la actividad experimental. 2. Qu prediccin podras hacer en cuanto al comportamiento del metal hierro al hacerlo reaccionar con agua? Realzalo experimentalmente. 3. Renete con tus compaeros y consulten en la bibliografa las caractersticas fsicas y propiedades de los elementos metlicos. 4. Analiza los resultados de la actividad experimental y compara con lo esperado de acuerdo a las propiedades de los elementos metlicos. 5. Cul de los metales fue el ms reactivo? Justifica tu respuesta. 6. Piensa en alguna aleacin y reflexiona sobre su posible comportamiento en agua. Comntalo con tus compaeros de equipo. 7. Investiga de qu material estn hechos los tubos que llevan el agua hasta tu casa. Podran ser de hierro? Justifica tu respuesta, EXPERIMENTO B. REACTIVIDAD DE LOS METALES EN MEDIO CIDO OBJETIVOS Observar, identificar y manipular en forma adecuada algunos elementos metlicos. Conocer algunas de sus propiedades. Conocer y observar la reactividad en medio cido de ciertos metales.PROBLEMA A RESOLVER

Cul es la reactividad, en medio cido, de los metales: magnesio, aluminio, cobre, cinc, estao y plomo?ACTIVIDADES PREVIASPb

1. Renete con tus compaeros de equipo y reflexiona por qu es til conocer la reactividad en medio cido de algunos elementos metlicos? 2. Elabora un diagrama de flujo con las operaciones sucesivas que se van a desarrollar durante el transcurso de la actividad experimental. 3. Consigue muestras pequeas de los diferentes metales a utilizar. 4. Escribe las reacciones involucradas en la actividad experimental (consulta los acordeones).Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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DISEO EXPERIMENTALMATERIAL 6 tubos de ensayo 1 gradilla 2 vasos de precipitado de 50 mL 2 pipetas Beral SUSTANCIAS cido clorhdrico (HCl) diluido (1:1) Vinagre comercial (de alcohol de caa) Pequeos trozos de metales: cinc, aluminio, magnesio, cobre, estao y plomo.

PROCEDIMIENTO 1. En un vaso de precipitado coloca el cido clorhdrico diluido (1:1) y en el otro el vinagre comercial. Etiqutalos correctamente. 2. Coloca los 6 tubos de ensayo en la gradilla, en cada uno de ellos introduce un pequeo trozo de cada uno de los metales, a continuacin, con la pipeta Beral agrega 1 o 2 mL de cido clorhdrico diluido al primer tubo, observa con detenimiento lo que sucede y registra tus datos en la tabla No. 2

PRECAUCIN! Trabajar en la campana de extraccin y cuidar de no aspirar los gases desprendidos.

PRECAUCIN! El HCl es corrosivo y causa severas quemaduras.

3. Repite la indicacin anterior en los dems tubos. Anota tus observaciones en la tabla No. 2 4. Repite todo el procedimiento sustituyendo el cido clorhdrico diluido por vinagre comercial (de alcohol de caa). Anota tus observaciones en la tabla No. 2Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES.

Tabla 2: Reactividad de los metales en medio cido.Sustancia Reactividad en HCl (1:1) Reaccin que se efecta Reactividad en vinagre Reaccin que se efecta

Magnesio Cinc Cobre Aluminio Estao Plomo

GUA DE DISCUSINTrabajando en equipo y consultando bibliografa:

1. Escribe las ecuaciones qumicas balanceadas para cada una de las reacciones efectuadas en la actividad experimental. 2. Qu prediccin podras hacer en cuanto al comportamiento del metal hierro al hacerlo reaccionar en medio cido? Escribe la reaccin posible. 3. Renete con tus compaeros y consulten en la bibliografa las caractersticas fsicas y propiedades de los elementos metlicos. 4. Analizar los resultados de la actividad experimental y comparar con lo esperado de acuerdo a sus propiedades. 5. Cul de los metales fue el ms reactivo? Justifica tu respuesta. 6. Piensa en alguna aleacin y reflexiona sobre su posible comportamiento en medio cido. Comntalo con tus compaeros de equipo. 7. Es posible que el vinagre de caa que utilizamos para aderezar las ensaladas reaccione con metales como el cobre y el cinc? Justifica tu respuesta. 8. De qu material esta hecho el recipiente que se utiliza en tu casa como ensaladera? podra ser de cinc? Justifica tu respuesta.


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EL MUNDO DE LA QUMICA Y T Relacin Ciencia, Tecnologa, Sociedad y Ambiente

METAL A PARTIR DEL MAR1El magnesio es un valioso metal ligero que se utiliza como material estructural y tambin en aleaciones, en bateras y en sntesis qumica. Aunque el magnesio es abundante en la corteza terrestre, es ms barato explotarlo del agua de mar. El magnesio constituye el segundo catin ms abundante del mar (despus del sodio); hay alrededor de 1.3 g de magnesio por kilogramo de agua de mar. El proceso para obtener magnesio del agua de mar utiliza tres tipos de reacciones: de precipitacin, cido base y redox. En la primera etapa de recuperacin de magnesio, la piedra caliza (CaCO3) se calienta a temperaturas elevadas para formar cal viva u xido de calcio (CaO): CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Cuando el xido de calcio se trata con agua de mar forma hidrxido de calcio Ca(OH)2 , un compuesto ligeramente soluble que se ioniza para formar iones Ca2+ y OH- : CaO(s) + H2O(l) Ca2+(ac) + 2OH-(ac)

El exceso de iones hidrxido ocasiona que precipite el hidrxido de magnesio, un compuesto mucho menos soluble: Mg2+(ac) + 2OH-(ac) Mg(OH)2(s) El hidrxido de magnesio slido se filtra y se hace reaccionar con cido clorhdrico para formar cloruro de magnesio (MgCl2): Mg(OH)2(s) + 2HCl(ac) MgCl2(ac) + 2H2O(l) Despus de evaporar el agua, el cloruro de magnesio slido se funde en una celda de acero. El cloruro de magnesio fundido contiene iones Mg2+ as como iones Cl-. Las semireacciones son: Mg2+ + 2e2ClLa reaccin global es: MgCl2(ac) Mg(s) + Cl2(g) Esta es la forma en que se produce el magnesio metlico. El cloro gaseoso generado se puede convertir en cido clorhdrico y reciclarse en el proceso.1

Mg(s)

Cl2(g) + 2e-

Tomado de: Chang, R. y Collage, W., Qumica (7 ed.), Mc Graw Hill, Mxico, 140, 2003.


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OBTENCIN INDUSTRIAL DEL MAGNESIO, A PARTIR DEL AGUA DE MAR, Y SUS PRINCIPALES REACCIONES2

Agua de marMgCO3Ca(OH)2

(0 4% MgCl2)

calor

MgO

cidos

Mg2+ (sales)

Mg(OH)2HCl C+ Cl2

MgO

O2 o vaporCl2

MgCl2 (anhidro)

MgCl2cidos

electrlisis

Mg

N2

Mg

2+

(sales)H2O

cidos fuertes

Mg2+ (sales) + H2

2

NH3

Mg3N2

Tomado de: Mosqueira, S., Introduccin a la qumica y el ambiente, Publicaciones Cultural, Mxico, 2004

PALABRAS CLAVE PARA LA CONSTRUCCIN DE UN MAPA CONCEPTUALPara relacionar los conocimientos logrados a travs de esta actividad experimental, construye un mapa conceptual con los siguientes conceptos qumicos: Reactividad qumica Aleacin Elemento (metal) Agua cido clorhdrico xido no metlico Ecuacin qumica Reaccin de reduccin Hidrxidos xidos No metal Reaccin qumica xido metlico Reaccin qumica Reaccin de oxidacin


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MANEJO Y DISPOSICION DE LOS RESIDUOS GENERADOS Los desechos que se producen en la actividad experimental deben recolectarse en recipientes previamente etiquetados, para su posterior tratamiento. Los residuos de las diferentes reacciones qumicas que se llevan a cabo se pueden diluir con suficiente cantidad de agua y desecharlas por el drenaje. A todas las disoluciones cidas, agregar agua hasta neutralizar, desechar por la tarja con suficiente agua.Residuos

Nota: los residuos metlicos, se lavan con agua, y se secan con papel absorbente para su posterior utilizacin. NO arrojarlos a la tarja. ACORDEN No. 1 Los metales alcalinos reaccionan violentamente con el agua, para formar el hidrxido correspondiente y liberar hidrgeno. Ejemplo: Li(s) + H2O(l) LiOH(ac) + H2

El metal alcalino trreo calcio (Ca) se comporta de manera semejante. No. 2 El magnesio con agua a temperatura ambiente (20C) reacciona muy lentamente, a una temperatura de 100C se acelera la reaccin. No. 3 Los metales aluminio, cinc, cobre, estao y plomo no presentan reaccin aparente con el agua. El hierro reacciona lentamente con el agua para formar el xido frrico (herrumbre) Fe2O3(s) No. 4 Los metales: hierro, aluminio, cinc y magnesio reaccionan fcilmente en cido clorhdrico diluido formando los cloruros correspondientes y desprendiendo hidrgeno. Ejemplo:

Zn(s) + 2HCl(dil)2Al(s) + 6 HCl(dil)

ZnCl2 + H2

2 ALCl3 + 3H2

No. 5 El cobre no es atacado por cido clorhdrico diluido, solamente por cido clorhdrico concentrado y caliente, tambin por cido ntrico y sulfrico. Cu(s) + 2HCl(conc) calor CuCl2(ac) + H2(g)

No.6 El estao se disuelve lentamente en cido clorhdrico diluido, formando el cloruro correspondiente y desprendiendo hidrgeno.Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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Sn(s)

+

2HCl(dil)

SnCl2(ac)

+

H2

El estao se disuelve fcilmente en cidos concentrados y calientes. No.7 El plomo presenta poca accin con al cido clorhdrico diluido debido a la formacin de pelculas protectoras de cloruro de plomo. Reacciona fcilmente en cido ntrico concentrado y diluido en caliente. Pb(s) + 2HNO3(dil) calor Pb(NO3)2(ac) + H2(g)

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 1. Chang, R. y Collage, W., Qumica (7 ed.), Mc Graw Hill, Mxico, 2003. 2. Garritz, A., Chamizo, J.A. T y la Qumica, Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C. V., Mxico, 2001. 3. Mosqueira, S., Introduccin a la qumica y el ambiente, Publicaciones Cultural, Mxico, 2004. 4. Phillips, Strozak, Wistrom, Qumica, conceptos y aplicaciones, McGraw Hill, Mxico, 2000.


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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 3QUTATE QUE YA LLEGUE! Algunas reacciones de los metales INTRODUCCIN Recuerdas la ltima vez que estabas hambriento y tomaste un fresco jugo de manzana? Mmmm que delicia! Pelaste las manzanas y tenan un precioso color blanco, pero las dejaste un tiempo descubiertas y se pusieron oscuras, al verlas as no resultan tan apetitosas. Qu es lo que causa el oscurecimiento en las frutas y en algunos vegetales despus de quitar la piel? Por qu el color no cambia mientras no se corta la fruta? Recuerda que el cambio de color es uno de los signos de que se efecta una reaccin qumica. Las manzanas, as como las plantas y los tejidos animales contienen una gran cantidad de molculas que pueden sufrir muchas de las reacciones qumicas que ocurren en los seres vivos Qu clase de reacciones suceden en una manzana abierta? Por qu el jugo de naranja debe tomarse recin hecho? Por qu la estatua de la libertad es verde? Por qu los clavos a la intemperie se cubren de un polvo rojizo? El estudio de estas reacciones nos permitir explicar muchos cambios que se presentan a nuestro alrededor. OBJETIVOS Demostrar que los metales presentan diferente actividad en sus reacciones qumicas. Con base en la Serie de Actividades de los metales, predecir cuales de las reacciones, propuestas en el experimento, se pueden efectuar. ACTIVIDADES PREVIAS 1. Escribe tres ejemplos de reacciones de xido reduccin, que se efectan en la vida diaria. 2. Pega, en tu cuaderno del laboratorio, una tabla con los valores de actividad de los metales ( Serie electromotriz) 3. Ordena los metales Zn, Pb y Cu en orden creciente de su poder reductor. 4. Realiza la prediccin de las reacciones, que vas a efectuar en el laboratorio. (Revisa los valores de la serie de actividad de los metales).Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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5. Elabora un mapa conceptual, con los conceptos involucrados en esta prctica. EXPERIMENTO No. 1 PROBLEMA A RESOLVER Puedes limpiar los utensilios de plata que han perdido su brillo sin utilizar un producto comercial? DISEO EXPERIMENTALMATERIAL 2 vasos de precipitados de 250 mL 1 cazo de aluminio 1 soporte universal 1 tela de asbesto 1 mechero 1 aro de metal 1 agitador 1 objeto plateado sin brillo SUSTANCIAS 1 Hoja de papel de aluminio (Al) Bicarbonato de sodio (NaHCO3)

PROCEDIMIENTO 1. Coloca una hoja de papel aluminio en el fondo de un recipiente (o utiliza un cazo de aluminio). 2. Agrega agua bien caliente y aade 2 cucharaditas de bicarbonato de sodio y disulvelo. 3. Coloca dentro de esta solucin el objeto plateado sin brillo.


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4. Espera 20 minutos y anota los cambios observados. Por qu la plata se obscurece al contacto con el aire? Cul es la reaccin que corresponde al proceso anterior?

EXPERIMENTO No. 2 PROBLEMA A RESOLVER Por qu algunos metales se oxidan al reaccionar con soluciones de otros metales?


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DISEO EXPERIMENTALMATERIAL 1 microplaca de 12 celdas 6 pipetas Beral 6 palillos de madera 1 lima de madera SUSTANCIAS Metales: cinc, cobre y plomo en trozos pequeos Pb(NO3)2 (nitrato de plomo (II)) 0.2 M Cu(NO3)2 (nitrato de cobre (II)) 0.2 M AgNO3 (nitrato de plata) 0.2 M Hg(NO3)2 (nitrato de mercurio (II)) 0.2 M Zn(NO3)2 (nitrato de cinc) 0.2 M

PROCEDIMIENTO 1. En la microplaca de 12 celdas, coloca en diferentes celdas, un pequeo trozo, limpio y sin oxidar, de cada uno de los siguientes metales: cinc, plomo y cobre (figura No. 2) 2. Limpia el cobre por medio de una lima o sumrgelo unos minutos en cido clorhdrico diluido 1:1 Para qu realizas esta operacin? 3.

Pb

Zn

Cu

Pb(NO3)2(ac)

Cu(NO3)2(ac)

Ag(NO3)2(ac)

Hg(NO3)2(ac)

Figura No. 2Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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4. Agrega, en cada celda que contiene uno de los metales, 20 gotas de solucin de nitrato de plomo (II) de concentracin 0.2 M, el metal debe quedar cubierto con la solucin. Espera unos minutos y anota tus observaciones 5. Repite el mismo procedimiento para cada uno de los metales. Aade a cada metal, en las celdas, las siguientes disoluciones por separado, como se indica en la figura No. 2. Nitrato de cobre (II) 0.2 M Nitrato de plata (I) 0.2 M Nitrato de mercurio (II) 0.2 M

6. Espera unos minutos despus de realizar la instruccin anterior y anota tus observaciones y evidencias experimentales en la tabla No. 1.


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REGISTRO DE OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS Y EVIDENCIAS EXPERIMENTALES. Tabla No.1 Reacciones de xido - reduccinReaccin Reaccin Reaccin Reaccin balanceada balanceada balanceada balanceada Agente con con con con oxidante? Pb(NO3)2(ac) Cu(NO3)2(ac) Ag(NO3)2(ac) Hg(NO3)2(ac)

Metal

Agente reductor?

Cu(s) Zn(s) Pb(s)

GUA DE DISCUSIN (Consulta el Acorden) Trabajando en equipo y consultando bibliografa: 1. En cules metales observaste cambios? Describe tus observaciones en forma de tabla. 2. A qu crees que se deben estos cambios? 3. De acuerdo a lo observado ordena los metales cinc (Zn), plomo (Pb) y cobre (Cu) en orden creciente de su poder reductor.

4. Qu pasara si a los metales anteriores les agregamos solucin de Zn(NO3)2? Comprueba experimentalmente tu respuesta. Reflexiones finales (Consulta el Acorden) 1. Consulta la serie de actividad de los metales y predice cuales de las siguientes reacciones pueden ocurrir en condiciones estndar: a) Oxidacin del Sn2+(ac) por el Br2(l) b) Reduccin del Ni2+(ac) por el Sn2+(ac)Autoras: Francis Navarro L., Pilar Montagut B., Rosa Mara Gonzlez M., Myrna Carrillo Ch., Elizabeth Nieto C., Carmen Sansn O., Susana Lira de G.

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c) Oxidacin de la Ag(s) por el Pb2+(ac) d) Reduccin del I2(s) por el Cu(s) 2. Escribe las reacciones que se efectan al realizar los siguientes experimentos: a) Una granalla de cinc es colocada dentro de una solucin de nitrato de plomo. b) Una solucin cida de sulfato de hierro (II) se deja expuesta al aire. c) Un alambre de plata se sumerge en una solucin acuosa de cloruro de nquel. d) Gas hidrgeno es burbujeado a travs de nitrato de cadmio. 3. Para cada una de las siguientes reacciones, identifica lo siguiente: a) b) c) d) 1) 2) 3) 4) la reaccin de oxidacin la reaccin de reduccin el agente oxidante el agente reductor Co Zn Al Sn2+ + + + + 2 Cu2+ Fe2+ 3 Cr3+ 2 Fe3+ Co2+ + 2Cu Zn2+ + Fe Al3+ + 3Cr2+ Sn4+ + 2Fe2+


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EL MUNDO DE LA QUMICA Y TRelacin Ciencia, Tecnologa, Sociedad y Ambiente

VIDRIOS FOTOCROMTICOS: UN CASO DE XIDO - REDUCCIN Los cristales de los lentes que se obscurecen cuando la luz del sol se hace ms intensa contienen una dispersin de cloruro de plata, (AgCl). La energa de la luz solar provoca una reaccin redox que origina plata metlica, en un proceso idntico al que ocurre en una placa fotogrfica. La reaccin se inicia el perder el in cloruro un electrn que es captado por un in plata vecino. Es decir: 2ClAg+ La reaccin global es: + 2eluz

lente fotocromtico

Cl2 + 2eAgO Ag0 + Cl2

Ag+ + Cl-

Como la plata metlica finamente dividida es de color negro, los cristales se obscurecen. Los tomos de plata y cloro producidos permanecen atrapados en posiciones contiguas en la estructura del vidrio. Entonces en ausencia de luz, se produce espontneamente la reaccin inversa y, de este modo, los cristales recuperan la claridad. Investiga y discute con tus compaeros, otros procesos de oxidoreduccin que suceden a tu alrededor.


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Microescala Q III

PALABRAS CLAVE PARA LA CONSTRUCCIN DE UN MAPA CONCEPTUAL Para relacionar los conocimientos logrados a travs de esta actividad, construye un mapa conceptual con los siguientes conceptos: Nmero de oxidacin Reaccin de oxidacin Reaccin de reduccin Agente oxidante Agente reductor Actividad qumica Metales Aceptor de electrones Especie oxidada Especie reducida Potencial de reduccin Potencial de electrodo Par oxidante/reductor Serie de actividad de los metales (serie electromotriz) Donador de electrones Transferencia de electrones

MANEJO Y DISPOSICIN DE LOS RESIDUOS GENERADOS Los desechos que se producen en la actividad experimental deben recolectarse en recipientes previamente etiquetados, para su posterior tratamiento. Separa y lava los restos de los metales, pueden volverse a usar en otra actividad. Las disoluciones sobrantes deschalas en un frasco etiquetado para su posterior tratamiento ACORDEN 1. Adems de observar la reactividad de los metales se debe predecir si las reacciones van a efectuarse, para ello consulta en la tabla No. 2 los valores de actividad qumica de los metales que intervienen en cada reaccin. 2. Para ampliar tus conocimientos es conveniente que investigues el proceso de corrosin, el funcionamiento de los acumuladores de coches y los diferentes tipos de pilas. 3. Reacciones de oxidacin y de reduccin Las reacciones inicas implican transferencia de electrones. Para que una reaccin inica se produzca, una de las sustancias presentes debe donar electrones mientras que otra sustancia debe aceptar esos electrones, es decir debe ocurrir una reaccin redox. Por ejemplo cuando se agrega zinc metlico a una disolucin que contiene sulfato de cobre (II) (CuSO4), el cinc reduce al Cu2+ al donarle dos electrones.Zn(s) + CuSO4(ac) ZnSO4(ac) + Cu(s)Residuos


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En el proceso, la disolucin pierde el color azul que denota la presencia de iones Cu2+ hidratados: Las semirreacciones de oxidacin y reduccin sonZn(s) Zn2+(ac) + 2e2+ Cu (ac) + 2eCu(s) Zn(s) + Cu2+(ac) Zn2+(ac) + Cu(s)

4. La expresin nmero de oxidacin se utiliza para indicar la carga de ese in. Si decimos que el nmero de oxidacin del hierro es 3+, significa que el hierro esta como in Fe3+ 5. Reaccin de oxidacin Es aquella donde se donan electrones. Puesto que el electrn es una carga negativa, la sustancia que pierde un electrn pierde una carga negativa. El nmero de oxidacin aumenta puesto que se liber un electrn. Si la sustancia inicial es neutra el in formado ser portador de una carga positiva: Na Na+ + 1eCu Cu2+ + 2eCuando la sustancia es un in con carga elctrica positiva al sufrir una oxidacin aumentara esta carga positiva: Fe2+ Sn2+ Fe3+ + 1eSn4+ + 2e-

6. Reaccin de reduccin Es aquella donde un electrn es ganado por una sustancia. La sustancia que gana los electrones se dice que se reduce por que su nmero de oxidacin se hace ms negativo: Ag+ + 1eAg Cu+ Cu2+ + 1e7. Reaccin de oxido-reduccin Las reacciones de oxidacin y de reduccin no pueden existir una sin la otra. En efecto los electrones que una sustancia pierde deben ser ganados por otra, por lo que las reacciones de oxidacin y de reduccin se realizan simultneamente, esto nos da una reaccin global llamada reaccin de oxido-reduccin: Oxidacin: Reduccin: Oxido-reduccin: Cu (Ag + 1eCu + 2Ag++

Cu2+ +2eAg) x 2 Cu2+ + 2Ag


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REACCIONES POSIBLES ENTRE ALGUNOS METALESERZn Zn Zn Zn Pb Pb Pb2+ Cu Cu Ag + + + + + + + + + + Hg2+ Ag+ Cu2+ Pb2+ Hg2+ Ag+ Cu2+ Hg2+ Ag+ Hg2+ Hg Ag Cu Pb Hg Ag Cu Hg Ag Hg + + + + + + + + + + Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Pb2+ Pb2+ Pb2+ Cu2+ Cu2+ Ag+ 1.614 1.55 1.10 0.634 0.98 0.916 0.466 0.514 0.450 0.064

Tabla No.2 Serie de actividad de los metales en solucin acuosaMetalLitio Potasio Bario Calcio Sodio Magnesio Aluminio Manganeso Cinc Cromo Hierro Cobalto Nquel Estao Plomo Hidrgeno Cobre Plata Mercurio Platino Oro

Reaccin de oxidacinLi K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb H2 Cu Ag Hg Pt Au Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+

quimica iii microescala

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