2017
CARTILLA DE FISICO QUIMICA INTRUCTORA: ANGELICA AGUIAR
APRENDICES: MANUELA CASTAÑEDA FREDY LAORRE FABER BINILLA FAISULE SALGADO
CENTRO DE HOTELERIA TURISMO Y ALIMENTOS CARTILLA DE FISICO QUIMICA
CONTENIDO INTALACIONES BPL NORMAS GENERALES IMPLEMETOS DE LABORATORIO MATERIALES DE LABORATORIO L&D PRODUCTOS QUIMICOS EXTINTORES Y CLASES DE FUEGO
INSTALACIONES el diseño final del laboratorio sea obra de arquitectos e ingenieros, el personal de análisis debe participar en algunas de las decisiones que afectarán en definitiva a su entorno de trabajo y a las condiciones en que éste se desarrolla. En este capítulo se exponen varios aspectos que deberán tener en cuenta los analistas, si se les pide que colaboren en el diseño de su laboratorio. Existen argumentos a favor del diseño del laboratorio en función de las actividades "genéricas" y "especializadas". Las actividades genéricas pueden definirse como operaciones químicas "por vía húmeda" para las que es necesario disponer de un gran número de bancos fijos dotados de agua, electricidad, sumideros, campanas de humos, estanterías para los reactivos y espacio para la limpieza y almacenamiento del instrumental de vidrio, a diferencia de las "salas de instrumentos", donde son necesarios menos servicios (aunque deberán contar con un suministro adicional de gas por tuberías y tal vez una instalación eléctrica fija) y puede ser suficiente una combinación flexible de mesas/bancos móviles. Pueden ser necesarias salas especializadas para el trabajo que requiere "aire limpio" (por ejemplo, el relacionado con algunos contaminantes ambientales), o
para el trabajo con sustancias que han de manipularse con especial cuidado, por motivos de seguridad o para evitar la contaminación cruzada (por ejemplo, materiales radioactivos y algunas sustancias especialmente tóxicas), o para el almacenamiento y distribución de patrones de compuestos puros que se están analizando a niveles residuales en alguna otra parte del laboratorio. Una sala especializada para operaciones en gran escala o actividades de preparación de muestras en las que se desprende polvo, como por ejemplo molturación, mezcla o agitación, será muy conveniente, sobre todo si se prevé trabajar con analitos heterogéneos (por ejemplo, aflatoxinas en nueces o higos para las que a veces se necesitan muestras primarias de 30 kg).
L
Las Buenas Prácticas de Laboratorio (BPL) Identifican, Definen y Describen los principios que deben regir los procesos de la organización y las condiciones bajo las cuales se lleva a cabo la planificación y ejecución de los análisis de laboratorio para control de calidad de los ensayos, incluyendo el registro de datos, la preparación de los informes de análisis y los procedimientos de control y garantía de calidad de estas actividades.
TRABAJO SEGURO EN EL LABORATORIO Los laboratorios son lugares donde se desarrollan actividades experimentales que hacen parte fundamental de la formación del profesional. Debido a los procesos que allí se realizan y a los materiales, equipos y sustancias que en ellos permanecen, son espacios potencialmente riesgosos. Sin embargo, si trabajamos bajo las normas de seguridad, manejamos adecuadamente las sustancias, equipos y materiales, y seguimos las indicaciones de los docentes y auxiliares se tendrán menos riesgos en los laboratorios. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD DEL LABORATORIO Gafas de seguridad. En los laboratorios se está expuesto a partículas en proyección, sustancias químicas o riesgos biológicos que pueden ocasionar daños en los ojos o producir la pérdida definitiva de la visión. Se debe evitar el uso de lentes de contacto, ya que éstos pueden reaccionar con vapores y ocasionar daños irreparables a los ojos.
Guantes de nitrilo
Es importante proteger las manos de cortaduras, laceraciones o perforaciones y del contacto con sustancias químicas o superficies calientes. Por lo anterior, se recomienda el uso de guantes de nitrilo, ya que es un material que ofrece una buena protección para una amplia gama de sustancias químicas y biológicas.
usar zapatos cerrados para ingresar al laboratorio Porque evitan lesiones por impacto, cohesión o pinchazo, además de proteger los pies de derrames de sustancias químicas y peligros biológicos.
Bata de laboratorio
Porque protege la piel de riesgos biolĂłgicos y de sustancias quĂmicas que pueden derramarse o producir salpicaduras.
PROCEDIMIENTOS DE EMERGENCIA
Lesiones en los ojos: si se produce una salpicadura de algún producto químico diríjase al lavaojos, mantenga los ojos abiertos y enjuáguelos con un flujo abundante de agua durante 15 minutos. Derrames sobre la piel: lavar inmediatamente con agua abundante durante 15 minutos. Si es sobre la ropa, removerla en la ducha de emergencia, dirigirse al botiquín y usar la sustancia de neutralización. Quemaduras por objetos calientes: sumergir la parte afectada en agua fría de preferencia con hielo durante 15 minutos y aplicar crema contra quemaduras. Intoxicación o asfixia por gases: retirar al afectado del lugar en el que e encuentra y conducirlo a un espacio ventilado. Contaminación microbiológica: (derrames biológicos) limpiar la zona afectada con alcohol al 96% y luego lavar y desinfectar con jabón antibacterial.
ELEMENTOS DE LABORATORIO Los elementos de uso común en un laboratorio de química se clasifican según el material del que estén constituidos. Así se tiene de: metal, vidrio, plástico, porcelana, madera y otros.
MEDIDA DE PESO Balanza Electrónica: La determinación de los pesos de las sustancias se realiza habitualmente mediante una balanza electrónica monoplato. Este aparato se calibra y se tara automáticamente. La lectura, con una precisión de ±0.001 g, es prácticamente instantánea. La sustancia a pesar nunca se deposita sobre el plato de la balanza. Si es un sólido, se emplea un vidrio de reloj, vaso de precipitados o un papel de filtro con los que previamente se haya tarado la balanza. Si es un líquido, éste puede pesarse sobre un vaso de precipitados o un erlenmeyer que estén limpios y secos por debajo.
MEDIDA DE VOLUMEN Y MANEJO DE DISOLUCIONES: MATERIAL DE VIDRIO La mayor parte de los instrumentos empleados en el laboratorio son de vidrio por ser éste transparente, de fácil limpieza, inerte químicamente y resistente a altas temperaturas. Fíjate cómo los materiales que se utilizan para la medida de volúmenes están normalmente calibrados a una determinada temperatura. Debido al riesgo de ruptura y cortes, el material de vidrio ha de sujetarse con firmeza pero evitando tensiones que provoquen su ruptura.
Probeta: Es un cilindro graduado provisto de un pie. La probeta se usa cuando la precisión en la medida de volúmenes no deba ser muy elevada. Típicamente, se miden volúmenes (25 ml, 50 ml,...) de disolventes (agua, metanol, etc.). Pipeta Aforada: es un tubo cilíndrico con un ensanchamiento central que mide volúmenes fijos con gran precisión (5 ml, 25 ml,... según el aforo). Las pipetas más usuales tienen una única señal de aforo o enrase. Para cargar la pipeta, se aspira el líquido por la parte superior con la ayuda de una pera de goma o una jeringuilla hasta el enrase y se descarga totalmente sobre un matraz o vaso de precipitados.
Bureta: es un tubo cilíndrico graduado con estrechamiento en su parte inferior provisto de una llave. La bureta permite medir y controlar capacidades no conocidas a priori (por ejemplo, en valoraciones). Después de la carga de la bureta y antes de su uso, se debe tener la precaución de que no queden burbujas de aire en su interior
Matraz Aforado: está provisto de un cuello largo y una señal de aforo que indica su capacidad. Este recipiente, con un volumen muy preciso, se utiliza para preparar disoluciones de una concentración dada. Posee un tapón para facilitar el enrase definitivo y homogeneizar la disolución mediante agitación.
En aquellos recipientes de cuello estrecho (pipeta, bureta, matraz aforado) se forma un MENISCO que es la superficie cóncava o convexa. la lectura del volumen ha de realizarse de tal modo que los ojos estén en un plano tangente al menisco MATERIAL DE VIDRIO PARA CONTENER REACTIVOS
Erlenmeyer: recipiente de paredes inclinadas de usos similares al vaso de precipitados. Su forma disminuye el riesgo de salpicaduras y proyecciones y facilita la agitación ininterrumpida de su contenido. Las marcas indican volúmenes aproximados.
Ampolla de decantación: recipiente de forma cónica invertida con dos aberturas. En la superior se ajusta un tapón y en la inferior hay una llave. Se utiliza en las operaciones de separación dos líquido inmiscibles (no son solubles unos en el otro), cuando estos tienen distintas densidades.
OTRO MATERIAL DE VIDRIO Varilla: es tubo de vidrio macizo con múltiples aplicaciones en el laboratorio que van desde agitar disoluciones, tomar muestras líquidas, servir de guía en el trasvase de líquidos, arrastre de sólidos, etc.
Cristalizador: Vaso de paredes anchas de mayor diámetro que altura en el que se suelen llevar a cabo las cristalizaciones. También tiene múltiples usos como recipiente auxiliar.
Embudo: además de utilizarse para facilitar el trasiego de líquidos hacia recipientes de boca estrecha, en el laboratorio de Química se utiliza como soporte del papel de filtro en las filtraciones por gravedad. El papel de filtro se sujeta humedeciéndolo.
Termómetro: los termómetros de mercurio deben ser manejados con exquisito cuidado. En un laboratorio de Química se termómetros graduados hasta 100, grados Celsius o ºC MATERIAL DE
Embudo Buchner: se usa para la separación de sólidos de disolventes por succión. Una placa filtrante sobre la parte cónica soporta el papel de filtro
disponen de 200, o 300 PORCELANA
Crisol: recipiente en forma de vaso para realizar reacciones a muy altas temperaturas como por ejemplo la calcinación de sólidos a 800 ºC Mortero: se usa para la disgregar y/o pulverizar sustancias en el Laboratorio
Cápsula de Evaporación: se usa para secar productos sólidos
al aire
FUENTES DE CALOR EN EL LABORATORIO. Mechero de Bünsen: se utiliza en el laboratorio para el calentamiento no controlado de las muestras. Se trata de un dispositivo muy sencillo que facilita la combustión prácticamente completa del gas natural gracias a la mezcla íntima entre el gas (combustible) y el aire (comburente) a lo largo de la chimenea del mechero. Regulando la entrada de aire se consigue una llama azul de gran poder calorífico. El uso del mechero requiere una precaución extrema (véase el guión de Operaciones Básicas).
OTRO MATERIAL DE LABORATORIO Cucharillas y Espátulas: utensilios metálicos que sirven para extraer de los frascos y dispensar los reactivos sólidos. Para evitar contaminar los productos, las cucharillas y espátulas deben mantenerse perfectamente limpias y secas
Gradilla: soportes para tubos de ensayo que suelen ser metálicos, de plástico o madera
Pinzas para tubos de normalmente hechas de para sujetar los tubos de ensayo que han de ser calentados a la llama del mechero. Obviamente, debe evitarse la exposición directa la llama
ensayo: madera. Se usan
a
Soportes: placa metálica a la cual se atornilla una varilla también metálica de unos 60 cm de altura. Sobre la varilla se ajustan pinzas, aros y nueces que a su vez sirven para sujetar el material de vidrio en la mesa de trabajo (buretas, embudos, etc.
Frasco Lavador: El uso continuado de agua destilada, ya sea para disolver ya sea para lavar, requiere un recipiente que facilite el vertido del agua.
Rejilla de Amianto: salvo los tubos de ensayo, la llama de un mechero no se aplica directamente al material de vidrio. Este se coloca sobre una rejilla metálica que tiene un círculo de amianto que reparte uniformemente el calor. La rejilla se coloca sobre un trípode metálico de altura adecuada Rejilla .....................Trípode Escobilla: la limpieza del material de vidrio es muy importante. Suelen utilizarse escobilla y detergente líquido. En ocasiones, un estropajo metálico también puede ser de gran ayuda.
Centrífuga: Aparato para acelerar la sedimentación de partículas coloidales o macromoléculas en una disolución generando un campo gravitatorio centrífugo de hasta 105 g por rotación. La muestra se introduce en un cilindro (tubo de centrífuga) que acompañado por un blanco de compensación se hace rotar rápidamente alrededor de un eje. SEPARACIÓN DE MEZCLAS: Técnicas de separación de mezclas heterogéneas Independiente del tipo de mezcla, los componentes de la misma, pueden ser separados con cierta facilidad a través de las técnicas de laboratorio, sin que cambien las propiedades físicas y químicas que estos tienen. A continuación describiremos las técnicas más usadas por los químicos:
Tria: Permite separar sustancias de una mezcla que tienen un tamaño considerable, utilizando una pinza o simplemente los dedos.
Imantación: Permite separa mediante un imán, sistemas donde una de las fases tiene propiedades magnéticas. Ej.: arena con limaduras de hierro, partículas de hierro que puedan acompañar a los cereales ; recoger agujas o alfileres, etc
Flotación: Se emplea para separar solamente y se agrega un líquido con peso específico que no altere a los cuerpos que forman al sistema. Ej.: aserrín y arena, corcho con minerales.
Filtración: A través de materiales porosos como el papel filtro, algodón o arena se puede separar un sólido que se encuentra suspendido en un líquido. Estos materiales permiten solamente el paso del líquido reteniendo el sólido Decantación: Esta técnica de separación se basa en las diferentes densidades de los componentes de las mezclas líquidas y no solubles entre sí. Esta especial llamado embudo o
Tamizado: Este método los más sencillos y una mezcla de sólidos, de un
técnica utiliza un embudo ampolla de decantación
de separación es uno de consiste en hacer pasar de distinto tamaño, a través tamiz. Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos
Cristalización: Técnicas de separación de mezclas homogéneas
Destilación: Técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor Cromatografía: Técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido. Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente. La tinta de la lapicera de pluma, a simple vista parece totalmente homogénea, pero está formada por distintos
que se pueden separar con facilidad, basta dejarla correr en un medio adsorbente por acciรณn de un disolvente. Se pueden utilizar muchos medios adsorbentes: tiza, arena, papel filtro, etc.
LIMPIEZA Y DESINFECION DE LOS LABORATORIOS L&D Los desinfectantes son sustancias químicas con propiedades germicidas y bactericidas, es decir que elimina microorganismos patógenos ( pero no necesariamente esporas resistentes) los desinfectantes deben su acción a los activos que contiene, entre los principales tenemos: el fenol, cresol, hipoclorito de sodio, formaldehido, glutaraldehido, que reaccionan con gran facilidad con diferentes grupo funcionales de los ácidos nucleicos y proteínas alquilando estos radicales esenciales los ingredientes activos son complementados con emulsificantes y otros ingredientes inertes como el agua, colorantes, fijadores entre otros. CLASIFICACION DE RESIDUOS QUIMICOS El tipo de tratamiento y gestión de los residuos de laboratorio depende entre otros factores, de las características y peligrosidad de los mismos, así como de la posibilidad de recuperación, de reutilización o de reciclado, que para ciertos productos resulta muy aconsejable. si consideramos su peligrosidad se podría establecer la siguiente clasificación.
RESIDUOS NO PELOGROSOS Estos residuos considerando sus propiedades, pueden eliminarse mediante vertidos, directa mente e a las agus residuales o a un vertedero. Si aun no considerรกndose peligrosos, son combustibles, se pueden usar como combustible suplementario; ejemplo con los aceites que si son limpios, se pueden eliminar mezclรกndolos con combustibles, los aceites fuertemente contaminados, en cambio, deberรกn ser procesados en funciรณn de los contaminantes que contengan (metales, clorados, etc ). RESIDUOS QUIMICOS PELIGOSOS Combustibles No combustibles Explosivos Gases Residuos biolรณgicos Residuos radiactivos
CLASIFICACION DE LOS PRODUCTOS QUIMICOS SIETEMA NFPA La NFPA (National Fire Protection Association), una entidad internacional voluntaria creada para promover la protección y prevención contra el fuego, es ampliamente conocida por sus estándares (National Fire Codes), a través de los cuales recomienda prácticas seguras desarrolladas por personal experto en el control de incendios.
CLASIFICACION SEGÚN LA DIRECTIVA EUROPEA
CLASIFICACION SEGÚN LAS NACIONES UNIDAS
SGA Clasificación de peligros según el Sistema Globalmente Armonizado. El SGA se aplica a sustancias puras, a soluciones diluidas y a mezclas. La clasificación de los peligros se realiza considerando las propiedades intrínsecas peligrosas de las sustancias o mezclas.
CLASIFICASION DE LOS EXTINTORES Los extintores son elementos portátiles destinados a la lucha contra fuegos incipientes, o principios de incendios, los cuales pueden ser dominados y extinguidos en forma breve. De acuerdo al agente extintor los extintores se dividen en los siguientes tipos: - A base de agua - A base de espuma - A base de dióxido de carbono - A base de polvos - A base de compuestos halogenados - A base de compuestos reemplazantes de los halógenos Listaremos a continuación los extintores mas comunes, y los clasificaremos según la clase de fuego para los cuales resultan aptos: Extintores de agua El agua es un agente físico que actua principalmente por enfriamiento, por el gran poder de absorción de calor que posee, y secundariamente actua por sofocación, pues el agua que se evapora a las elevadas temperaturas de la combustión, expande su volumen en aproximadamente 1671 veces, desplazando el oxígeno y los vapores de la combustión. Son aptos para fuegos de la clase A. No deben usarse
bajo ninguna circunstancia en fuegos de la clase C, pues el agua corriente con el cual estan cargados estos extintores conduce la electricidad.
Extintores de espuma (AFFF) Actúan por enfriamiento y por sofocación, pues la espuma genera una capa continua de material acuoso que desplaza el aire, enfría e impide el escape de vapor con la finalidad de detener o prevenir la combustión. Si bien hay distintos tipos de espumas, los extintores mas usuales utilizan AFFF, que es apta para
hidrocarburos. Estos extintores son aptos para fuegos de la clase A y fuegos de la clase B.
Extintores de dióxido de carbono Debido a que este gas esta encerrado a presión dentro del extintor, cuando es descargado se expande abruptamente. Como consecuencia de esto, la temperatura del agente desciende drasticamente, hasta valores que estan alrededor de los -79°C, lo que motiva que se convierta en hielo seco, de ahí el nombre que recibe esta descarga de "niebe carbónica". Esta niebla al entrar en contacto con el combustible lo enfría. También hay un efecto secundario de sofocación por desplazamiento del oxígeno. Se lo utiliza en fuegos de la clase B y de la clase C, por no ser conductor de la electricidad. En fuegos de la clase A, se lo puede utilizar si se lo complementa con un extintor de agua, pues por si
mismo no consigue extinguir el fuego de arraigo. En los líquidos combustibles hay que tener cuidado en su aplicación, a los efectos de evitar salpicaduras.
Extintores de Polvo químico seco triclase ABC Actúan principalmente químicamente interrumpiendo la reacción en cadena. También actúan por sofocación, pues el fosfato monoamónico del que generalmente estan compuestos, se funde a las temperaturas de la combustión, originando una sustancia pegajoza que se adhiere a la superficie de los sólidos, creando una barrera entre estos y el oxígeno. Son aptos para fuegos de la clase A, B y C.
Extintores a base de reemplazantes de los halógenos (Haloclean y Halotron I) Actúan principalmente, al igual que el polvo químico, interrumpiendo químicamente la reacción en cadena. Tienen la ventaja de ser agentes limpios, es decir, no dejan vestigios ni residuos, además de no ser conductores de la electricidad. Son aptos para fuegos de la clase A, B y C.
Extintores a base de polvos especiales para la clase D
Algunos metáles reaccionan con violencia si se les aplica el agente extintor equivocado. Existe una gran variedad de formulaciones para combatir los incendios de metales combustibles o aleaciones metálicas. No hay ningún agente extintor universal para los metales combustibles, cada compuesto de polvo seco es efectivo sobre ciertos metales y aleaciones especificas. Actúan en general por sofocación, generando al aplicarse una costra que hace las veces de barrera entre el metal y el aire. Algunos también absorven calor, actuando por lo tanto por enfriamiento al mismo tiempo que por sofocación. Son solamente aptos para los fuegos de la clase D.
Extintores a base de agua pulverizada
La principal diferencia como los extintores de agua comunes, es que poseen una boquilla de descarga especial, que produce la descarga del agua en finas gotas (niebla), y que además poseen agua destilada. Todo esto, los hace aptos para los fuegos de la clase C, ya que esta descarga no conduce la electricidad. Además tienen mayor efectividad que los extintores de agua comunes, por la vaporización de las finas gotas sobre la superficie del combustible, que generan una mayor absorción de calor y un efecto de sofocación mayor (recordar que el agua al vaporizarse se expande en aproximadamente 1671 veces, desplazando oxígeno). Son aptos para fuegos de la clase A y C.
Extintores para fuegos de la clase K a base de acetato de potasio Son utilizados en fuegos que se producen sobre aceites y grasas productos de freidoras industriales, cocinas, etc. El acetato de potasio se descarga en forma de una fina niebla, que al entrar en contacto con la superficie del aceite o grasa, reacciona con este produciendose un efecto de saponificación, que no es mas que la formación de una espuma jabonosa que sella la superficie separandola del aire. También esta niebla tiene un efecto refrigerante del aceite o grasa, pues
parte de estas finas gotas se vaporizan haciendo que descienda la temperatura del aceite o grasa.