Manual de inorganica by QuimicosITCH

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA

MANUAL

Agosto de 2012

Ing. Bertha Manzanera / Ing. Miriam Ramírez

Manual de Prácticas de Laboratorio de Química Inorgánica I

ÍNDICE 1. Prólogo 2. Reglamento Interior de Higiene y Seguridad 3. Reglamento para Estudiantes 4. Competencias a desarrollar (especificas y genéricas) 5. Metodología 6. Formato del reporte 7. Prácticas 7.1. Normas de seguridad 7.2. Conocimiento del material del Laboratorio 7.3. Efecto fotoeléctrico y espectros 7.4. Grupos funcionales 7.5. Tipos de enlaces 7.6. Tipos de reacciones y reactividad 7.7. Conservación de la masa 8. Bibliografía recomendada

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1. Prologo La práctica es un requisito para el aprendizaje, se entiende ésta como un proceso conceptual, procedimental y actitudinal. La promoción del desarrollo intelectual tiene que partir de la actividad. Esta constituye una condición necesaria para el aprendizaje. La práctica implica saber y saber hacer algo, no sólo comprenderlo o decirlo. Implica adquisición de técnicas y estrategias de acción. El propósito de una práctica es construir, afianzar o complementar algún conocimiento relacionado con un campo profesional. Hay muchas interrogantes que se pueden plantear. ¿Qué queremos averiguar?, ¿Qué magnitudes podemos o debemos medir?, ¿En qué condiciones se manifiesta el fenómeno que me interesa?, ¿Cuáles condiciones son controlables?, etc. Habrá preguntas relevantes y algunas otras irrelevantes; habría que tener el cuidado de destacar las primeras y desechar las segundas.

Las siguientes prácticas de laboratorio constituyen el resultado de una cuidadosa selección de entre muchas posibles. El orden presentado de las prácticas es muy cercano al programa de la materia de Química Inorgánica de la carrera de Ingeniería Química. Nuestra intención es que durante el desarrollo de las prácticas en el laboratorio de Química Orgánica I exista un ambiente motivador que contribuya a la formación integral de nuestros alumnos al permitirle relacionar los conocimientos obtenidos en el aula con las habilidades adquiridas en el laboratorio, y ponerlas en práctica en un ambiente autónomo de respeto y colaboración con una participación individual y grupal. Durante la realización de las prácticas en el laboratorio se busca desarrollar una actitud creativa y analítica, con actitudes de colaboración, responsabilidad, pertinencia y respeto al realizar trabajo en equipo. Para evitar accidentes durante el desarrollo de las prácticas es conveniente considerar las medidas de prevención y control, incluidas en la Normas de Higiene y Seguridad.

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Reglamento Interior de Higiene y Seguridad

ARTÍCULO 1 El presente Reglamento es complementario del Reglamento de Higiene y Seguridad, para laboratorios de la carrera de Ingeniería Química del ITCH, aprobado por la Academia de Ingeniería Química el día ______________ Su observancia es obligatoria para el personal académico, alumnos y trabajadores administrativos, y no excluye otra reglamentación que resulte aplicable. ARTÍCULO 2 siguiente: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

Los laboratorios deberán estar acondicionados, como mínimo, con lo

Un control maestro para energía eléctrica. Un botiquín de primeros auxilios. Extintores. Un sistema de ventilación adecuado. Agua corriente. Drenaje. Un control maestro para suministro de gas. Señalamientos de protección civil. Guantes de neopreno. Lentes de seguridad.

ARTÍCULO 3 Todas las actividades que se realicen en los laboratorios deberán estar supervisadas por un responsable. Los responsables nombrados del laboratorio de Química Orgánica son: a) Jefe de laboratorio: M.C. Silvia Beng Domínguez b) Responsable por grupo: Profesores del área de Química Inorgánica que se encuentren realizando trabajo Experimental en el que participen alumnos. ARTÍCULO 4 Al realizar actividades experimentales, nunca deberá estar una persona sola en los laboratorios. ARTÍCULO 5 El equipo de protección personal que será usado en los laboratorios donde se lleven a cabo trabajos de experimentación será: ALUMNOS 1) Bata de algodón 100%. 2) Lentes de seguridad (de acuerdo a las hojas de seguridad). En caso de lentes graduados, solicitar a los alumnos que sean de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales. 3) El cabello recogido (en las prácticas en que se utilice mechero). 4) Guantes en caso de que el experimento lo exija a criterio del profesor. 5) Toalla o lienzo de algodón. 6) Zapatos cerrados

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PROFESORES 1) Bata de algodón 100% 2) Lentes de seguridad (de acuerdo a las hojas de seguridad). En caso de lentes graduados, deberán ser de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales. 3) El cabello recogido (en las prácticas en que se utilice mechero). 4) Zapatos cerrados JEFES DE LABORATORIO 1) Bata de algodón 100% 2) Lentes de seguridad (de acuerdo a las hojas de seguridad). En caso de lentes graduados, deberán ser de vidrio endurecido e inastillable, y uso de protectores laterales. 3) El cabello recogido (en las prácticas en que se utilice mechero). 4) Zapatos cerrados 5) Guantes, cuando se encuentre en contacto con los reactivos. Ninguna persona podrá permanecer en el laboratorio si le falta alguno de los implementos antes descritos y no se admitirá a nadie que llegue extraoficialmente de visita. ARTÍCULO 6 En los laboratorios, queda prohibido fumar, consumir alimentos o bebidas, el uso de lentes de contacto y el uso de zapatos abiertos (tipo guarache o sandalia). ARTÍCULO 7 Todas las sustancias, equipos, materiales, etc., deberán ser manejados con el máximo cuidado, atendiendo a las indicaciones de los manuales de uso o de las hojas de seguridad, según sea el caso. ARTICULO 8 Las puertas de acceso y salidas de emergencia deberán estar siempre libres de obstáculos, accesibles y en posibilidad de ser utilizadas ante cualquier eventualidad. El responsable del laboratorio deberá verificar esto al menos una vez cada semana. ARTÍCULO 9 Las regaderas deberán contar con el drenaje correspondiente, funcionar correctamente, estar lo más alejadas que sea posible de instalaciones o c ontroles eléctricos y libres de todo obstáculo que impida su correcto uso. El jefe del laboratorio deberá verificar esto, al menos una vez cada semana. ARTÍCULO 10 Los controles maestros de energía eléctrica y suministros de gas, agua y vacío, para cada laboratorio, deberán estar señalados adecuadamente, de manera tal que sean identificados fácilmente. ARTICULO 11 En cada laboratorio, deberá existir al alcance de todas las personas que en él trabajen, un botiquín de primeros auxilios. El responsable del laboratorio deberá verificar, al menos una vez cada semana, el contenido del botiquín, para proceder a reponer los faltantes y /o enriquecerlos según sea necesario. ARTÍCULO 12 Los extintores de incendio deberán ser de CO 2, o de polvo químico seco, según lo determine la comisión mixta de higiene y seguridad; deberán revisarse como mínimo una vez al semestre, y deberán recargarse cuando sea necesario, de conformidad con los resultados de la revisión o por haber sido utilizados. Durante el tiempo que el extintor esté vacío, deberá ser removido de su lugar para evitar confusiones en caso de necesitarlo. El jefe del laboratorio deberá hacer la solicitud correspondiente para que se cumpla con lo establecido en este artículo. 5

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ARTÍCULO 13 Los sistemas de extracción de gases y campana deberán mantenerse siempre sin obstáculos que impidan cumplir con su función. Asimismo deberán ser accionados al inicio del trabajo experimental, para verificar su buen funcionamiento; en caso contrario, el responsables del laboratorio deberán avisar al departamento de mantenimiento, para que efectúen el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera. ARTÍCULO 14 Los sistemas de suministro de agua corriente y drenaje deberán verificarse a fin de que estén en buen estado; en caso contrario, el responsables del laboratorio dará aviso al departamento de mantenimiento para recibir el mantenimiento preventivo o correctivo que se requiera. ARTÍCULO 15 Los lugares en que se almacenen reactivos, disolventes, equipos, materiales, medios de cultivo y todo aquello relacionado o necesario para que el trabajo en los laboratorios se lleve a cabo, estarán sujetos a este Reglamento en su totalidad. ARTÍCULO 16 Queda prohibido arrojar desechos de sustancias peligrosas al drenaje o por cualquier otro medio, sin autorización del jefe de laboratorio y/o maestro responsable del grupo. Los manuales de prácticas correspondientes deberán incluir la forma correcta de desechar los residuos. ARTÍCULO 17 Todo el material, especialmente los aparatos delicados, como termómetros, matraces de destilación, balanzas y refrigerantes, deben manejarse con cuidado evitando los golpes o el forzar sus mecanismos. ARTÍCULO 18 Los productos inflamables (gases, alcohol, éter, etc.) deben mantenerse alejados de las llamas de los mecheros. Si hay que calentar vasos con estos productos, se hará en las parrillas, nunca directamente a la llama. Si se manejan mecheros de gas se debe tener mucho cuidado de cerrar las válvulas de paso al apagar la llama. ARTÍCULO 19 Cuando se manejan productos corrosivos (ácidos, álcalis, etc.) deberá hacerse con cuidado para evitar que salpiquen el cuerpo o las batas. Nunca se verterán bruscamente en los recipientes, sino que se dejarán resbalar suavemente por su pared. ARTÍCULO 20 Cuando se quiera diluir un ácido, nunca se debe vaciar agua sobre ellos; siempre al contrario: ácido sobre agua. ARTÍCULO 21 Cuando se vierta un producto líquido, el frasco que lo contiene se inclinará de forma que la etiqueta quede en la parte superior para evitar que si escurre líquido se deteriore dicha etiqueta y no se pueda identificar el contenido del frasco. ARTÍCULO 22 Cuando se calientan a la llama tubos de ensayo que contienen líquidos debe evitarse la ebullición violenta por el peligro que existe de producir salpicaduras. El tubo de ensayo se acercará a la llama inclinado y procurando que ésta actúe sobre la mitad superior del contenido y, cuando se observe que se inicia la ebullición rápida, se retirará, acercándolo nuevamente a los pocos segundos y retirándolo otra vez al producirse una nueva ebullición, realizando así un calentamiento intermitente. En cualquier caso, se evitará dirigir la boca del tubo hacia la cara o hacia otra persona. ARTÍCULO 23 Para transferir líquidos con pipetas, deberá utilizarse bomba manual. Queda prohibido pipetear con la boca. 6

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ARTÍCULO 24 Al finalizar las actividades en el laboratorio, el jefe de laboratorio o maestros responsable del grupo (el último en salir del laboratorio), deberán verificar que queden cerradas las llaves de gas, agua, vacío, tanques de gas y aire. Según sea el caso, apagadas las bombas de vacío, circuitos eléctricos, luces, etc. En caso de requerir que algún equipo trabaje de manera continua, deberá dejarse en el interior y en el exterior del laboratorio correspondiente, en forma claramente visible y legible, la información acerca del tipo de reacción o proceso en desarrollo, las posibles fuentes de problema, la manera de controlar los eventuales accidentes y la forma de localizar al responsable del equipo. ARTÍCULO 25 Cuando se trabaje con sustancias tóxicas, deberá identificarse plenamente el área correspondiente. Nunca deberán tomarse frascos por la tapa o el asa lateral, siempre deberán tomarse con ambas manos, una en la base y la otra en la parte media. Además se deberá trabajar en el área con sistema de extracción y equipo de protección personal (según el manual correspondiente). ARTÍCULO 30 Las personas a quienes se sorprenda haciendo mal uso de equipos, materiales, instalaciones, etc., propias de los laboratorios, serán sancionadas conforme a la normatividad, según la gravedad de la falta cometida. ARTÍCULO 31 En el caso de los alumnos, las sanciones aplicables serán las que decida el Comité Académico, conforme a las disposiciones establecidas en el Reglamento General y Procedimientos para los alumnos de los Institutos Tecnológicos ARTÍCULO 26 En cada laboratorio deberá existir, de manera clara, visible y legible, la información acerca de los teléfonos de emergencia a los cuales llamar en caso de requerido. ARTÍCULO 28 Cualquier alteración a las condiciones de seguridad o en el cumplimiento del presente reglamento deberá ser informado al responsable correspondiente. ARTÍCULO 27 El cumplimiento del presente Reglamento estará supervisado el Jefe del Departamento de Química y Bioquímica y por el jefe de laboratorio como responsable de la seguridad del laboratorio correspondiente. ARTÍCULO 27 Todas aquellas situaciones que no estén específicamente señaladas en el presente Reglamento, deberán ser resueltas por la Dirección del Instituto Tecnológico. Este Reglamento será dado a conocer a todos los alumnos al inicio del semestre lectivo y una vez recabada su firma de enterado, estará en un lugar visible en cada laboratorio'. ARTÍCULO TRANSITORIO ÚNICO El presente Reglamento entrará en vigor al día siguiente de su aprobación por la Academia de Ingeniería Química.

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3. Reglamento para Estudiantes de los cursos de Química Orgánica I Para realizar en el laboratorio las prácticas de Química Inorgánica, los alumnos deberán observar las indicaciones siguientes: ARTÍCULO 1 - ASISTENCIA Asistir a la sesión íntegra del laboratorio que le corresponda, con puntualidad o con una tolerancia de 5 minutos, según sea el horario al cual se haya inscrito. ARTÍCULO 2 - SEGURIDAD E HIGIENE. Conocer y observar en forma obligatoria el "REGLAMENTO DE HIGIENE Y SEGURIDAD PARA EL LABORATORIOS DE QUÍMICA INORGÁNICA" (Firma de enterado). ARTÍCULO 3 - SERVICIOS DE LABORATORIO 

Durante cada sesión de laboratorio, se deberá utilizar el Manual actualizado del curso práctico del curso de Química Inorgánica correspondiente, junto con los y/o materiales que le hayan sido solicitados por su profesor.



La entrega de material se efectuará exclusivamente, durante la primera media hora del horario de entrada de cada sesión de laboratorio.



Los alumnos no podrán iniciar su trabajo práctico, si no está presente el profesor.



De no presentarse el profesor dentro de los primeros 15 minutos del horario de entrada de la sesión de laboratorio, la práctica quedará suspendida y el profesor responsable deberá reponerla al final del semestre.



Escuchar la explicación del maestro sobre la práctica correspondiente, habiendo estudiado previamente en la bibliografía indicada en el manual.



Solicitar al jefe de laboratorio o al alumno de servicio social el material para realizar la práctica, llenando el formato correspondiente a cada sesión y REVISARLO CUIDADOSAMENTE EN SU PRESENCIA. Firmar de conformidad, si es el caso, cuidando de anotar cualquier desperfecto del material.



Al final de la práctica, devolver el material LIMPIO y en el mismo estado en que se recibió.

ARTÍCULO 4 - REPOSICIÓN DEL MATERIAL  En caso de haber roto material en forma irreparable, colocar los pedazos rotos en una bolsa adecuada y colocarla en los depósitos que para tal propósito estarán en las oficinas del departamento ¿'?. Además deberá llenar correctamente y firmar el vale correspondiente de adeudo de material. 8

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

Para reponer el material roto o extraviado, el estudiante deberá comprarlo de las mismas especificaciones y entregarlo al jefe del laboratorio.



Se tendrán 15 días naturales para reponer debidamente el material de laboratorio y si no lo cumple, no se le permitirá trabajar en el laboratorio.



Todos los adeudos deberán estar pagados una semana antes del período de exámenes extraordinarios, en caso contrario, no tendrá calificación correspondiente a la Enseñanza Práctica, ni derecho a inscripción para el semestre siguiente.

ARTÍCULO 5 - EVALUACIÓN. 

Entregar un informe escrito de acuerdo lineamientos establecidos en el manual, sobre el trabajo experimental realizado en cada sesión (Reporte de la Práctica).



En el contenido del reporte de prácticas se evalúa la expresión escrita y el manejo de información.



En la presentación del reporte se evalúa su compromiso en el cumplimiento de sus tareas y su sentido de responsabilidad.



El alumno deberá realizar el 100% de las prácticas.



La calificación de la Enseñanza Experimental deberá ser aprobatoria y representará el 10% de la calificación final del curso de QUÍMICA INORGÁNICA (Teórico-práctico).

La práctica de reposición no suple a una reprobada, por lo tanto el promedio se calculará sumando todas las calificaciones obtenidas y dividiendo entre el número total de prácticas.

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4. Competencias a desarrollar Competencias específicas 

Cognitivas (saber) a) Capacidad para demostrar comprensión y conocimiento de los hechos, conceptos, principios y teorías esenciales relacionadas con el contenido de la asignatura. b) Habilidad en la evaluación, interpretación y síntesis de información y datos químicos. c) Capacidad para reconocer e implementar las buenas prácticas científicas.



Procedimentales (saber hacer) a) Habilidades en el manejo seguro de materiales químicos, tomando en cuenta sus propiedades físicas químicas, incluyendo cualquier tipo de peligro asociado con su uso. b) Habilidades necesarias para ejecutar las operaciones habituales y frecuentes en el laboratorio y para manejar la instrumentación empleada en el trabajo analítico y sintético relacionado tanto con sistemas orgánicos como inorgánicos. c) Habilidades en el seguimiento, mediante observación y medida, de propiedades químicas, acontecimientos o cambios; la anotación de datos y observaciones de forma sistemática y fiable, y archivo adecuado de los documentos generados. d) Capacidad para realizar evaluación de riesgos relativos al uso de sustancias químicas y procedimientos de laboratorio.



Actitudinales (ser) Habilidades para presentar material científico y argumentos audiencia informada, tanto en forma oral como escrita

a una

Competencias Genéricas       

Habilidad de comunicación, tanto oral como escrita. Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Capacidad para el trabajo autónomo y la toma de decisiones. Capacidad de crítica y autocrítica. Habilidades interpersonales, relativas a la capacidad de relación con otras personas y de integración de grupos de trabajo. Habilidad de investigación. 10

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5. Metodología     

Todas las prácticas se realizarán en equipo en el Laboratorio de Química Inorgánica C-26. Antes de comenzar la práctica, el profesor recordará las normas de seguridad, dará una amplia información sobre el desarrollo de las experiencias a realizar así como consejos generales sobre las mismas. Se entregará a los alumnos el manual que contiene las normas de seguridad específicas, el sistema de evaluación, y los detalles experimentales de cada una de las prácticas a realizar. Durante el desarrollo de las prácticas los profesores irán supervisando las diferentes mesas de trabajo, comprobando los montajes, resolviendo dudas y planteando cuestiones. En todo momento el alumno podrá solicitar ayuda del profesor.

6. Formato del reporte El documento debe incluir: 6.1 Portada INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA

No. De Práctica Nombre de la Práctica

Grupo No. Equipo Nombre de los Integrantes Fecha de entrega Fecha de entrega

6.2 Objetivo de la práctica. Que es lo que se pretende al realizar la práctica de laboratorio. 6.3 Fundamento Teórico. Es la teoría en la que se basa la realización de la práctica, ya sea características o propiedades de los compuestos que intervienen. También se consideran los mecanismos de reacción que respalden el (los) métodos de los experimentos realizados durante la práctica. 6.4 Material, equipos y reactivos empleados. Enlistar todo lo que haya utilizado en el desarrollo de la práctica. 6.5 Diagrama de flujo. En una cuartilla indicar todo el proceso de la práctica de laboratorio 11

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6.6 Desarrollo de la práctica. Indicar el procedimiento y descripción de las actividades realizadas, incluir diagramas, dibujos o fotos. 6.7 Resultados y observaciones obtenidos. Indicar y evidenciar todos logros obtenidos al realizar los experimentos de la práctica de laboratorio. 6.8 Conclusiones. Incluir si se adquieren nuevos conocimiento y/o la aplicación de los vistos en clase. Deben estar fundamentados con respecto a los objetivos. 6.9 Bibliografía utilizada. Para construir el fundamento teórico. NOTA:  En el contenido del reporte de prácticas se evalúa la expresión escrita y el manejo de información.  En la presentación del reporte se evalúa su compromiso en el cumplimiento de sus tareas y su sentido de responsabilidad.

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Prácticas

7.1

Práctica 1 - Normas de seguridad

1 . O b je t iv o :  Analizar el Reglamento Interior de Higiene y Seguridad, para definir los posibles riesgos a los cuales se enfrentará el alumno al realizar las prácticas de laboratorio.  Identificar las principales causas de incendios y explosiones.  Conocer aspectos básicos de Primeros Auxilios  Fomentar en los estudiantes una actitud mental positiva hacia el trabajo seguro a través de las medidas de Higiene y Seguridad. 2 .

In t r o d u c c i ó n :

Debido a los riesgos que implica la manipulación cotidiana de sustancias perjudiciales al organismo humano, el futuro Ingeniero debe siempre comportarse respetuoso de los peligros inherentes a su actividad, y ejercer mayores precauciones. También es importante que conozca el daño que estas sustancias pueden ocasionar a sus semejantes y al ecosistema, por no usarse adecuadamente. Es indispensable que todo profesional de la Ingeniería conozca e interpreté adecuadamente el reglamento básico al que debe ajustarse su comportamiento durante la realización de trabajo experimental en el laboratorio. El respeto de dicho reglamento lo ayudará a preservar su salud e integridad física, lo sensibilizará sobre el hecho de que su labor conlleva un riesgo para sus semejantes y su medio ambiente, y le permitirá desarrollar el sentido crítico necesario para enfrentar aquellas situaciones imprevistas para las que este reglamento no es suficiente. Es necesario que el reglamento se lea y analice cuidadosamente antes de iniciar cualquier actividad en el laboratorio de Química Inorgánica. 3 . o

C o m p e t e n c ia s

P r e v ia s :

Conocer de las Normas básicas de conducta que se deben observar en todo laboratorio.

4 .

Lis t a

m a te r ia l,

Material y equipo No requiere 5 . I. II.

A c tiv id a d e s

eq u ip o

re a c t i v o s Reactivos

No requiere a

de s a r r o lla r :

Lectura e interpretación del "Reglamento Interior de Higiene y Seguridad" del laboratorio. Exposición de los alumnos y discusión dirigida por parte del maestro de las situaciones en las que puede ocurrir un incendio o una explosión. 13

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III.

Exposición y análisis de los primeros auxilios que se deben brindar en caso de un accidente en el laboratorio.

6. C u e s t i o n a r i o : 6.1- Describa brevemente las normas básicas de conducta que se deben observar en todo laboratorio. 6.2- Antes de manipular una sustancia, ¿qué es lo que debe conocer de ella? 6.3- ¿Cuáles son las causas más frecuentes de incendios y explosiones en el laboratorio de Química inorgánica? 6.4- Si un compañero ha ingerido una sustancia corrosiva y ésta le ha afectado la garganta, la tráquea, etc., ¿por qué no se debe provocar el vómito? 6.5- ¿Cómo se prepara el antídoto universal?

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7.2

Práctica 2 - Conocimiento del material del laboratorio

1 .

O b je t iv o : Comprender e identificar la utilidad del material y equipo de laboratorio. Conocer el nombre del material utilizados en el laboratorio para realizar las prácticas.

 

2 . In t r o d u c c i ó n : Los equipos y materiales que se usan en el laboratorio de Química Orgánica, constituyen elementos indispensables para la realización de las prácticas programadas. Es preciso conocer los nombres de los utensilios y el uso adecuado de cada uno de ellos, con el fin de trabajar con eficiencia en el laboratorio. El material de vidrio es uno de los elementos fundamentales en el laboratorio. Sus ventajas son su carácter inerte, transparencia, manejabilidad y la posibilidad de diseñar piezas a medida. Su mayor inconveniente es la fragilidad. Existen otros utensilios, en su mayoría metálicos, y que se les llaman material auxiliar. Además de conocer los nombres y los usos del equipo de laboratorio, debe aprender a utilizar las técnicas de cuidados necesarios para limpiarlos y conservarlos en buen estado. 3 .   4 .

C o m p e t e n c ia s P r e v ia s : Identificar el material básico de laboratorio por su nombre y uso Conocer la clasificación de los utensilios del laboratorio de acuerdo al material del cual están hechos. Lis t a

m a te r ia l,

Material y equipo Lo que re q u i e r a 5 . I. II.

A c tiv id a d e s

eq u ip o

N o

re a c t i v o s

Reactivos ap lic a

de s a r r o lla r :

El profesor mostrará el material de laboratorio e indicará cual es su función. El alumno realizará una tabla que incluya lo siguiente. Dibujo

Nombre

Función

Características

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6. C u e s t i o n a r i o : 6.1 Investigue las características del vidrio Pyrex que normalmente se utiliza en la fabricación del material de vidrio del laboratorio. 6.2 Indique el nombre del material de laboratorio que podría emplearse para: a) b) c) d) e)

Medir volúmenes. Separar líquidos inmiscibles y efectuar extracciones. Filtrar sustancias pastosas. Hacer reaccionar pequeñas cantidades de sustancias. Calentar líquidos cuyos vapores no deben estar en contacto con la fuente de calor.

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7.3

Práctica 3 - Efecto Fotoeléctrico y Espectros.

1 .

O b je t iv o :

Analizar en el laboratorio virtual que la luz es capaz de expulsar electrones de la superficie de un metal, i dentificar el espectro a la flama y coloración de algunos elementos químicos 2 .

In t r o d u c c i ó n : El efecto fotoeléctrico, consiste en la emisión de electrones por un material cuando se ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta en general). A los electrones liberados se les llama fotoelectrones.

3 .   4 .

C o m p e t e n c ia s P r e v ia s : Conocer y utilizar el material de laboratorio Manejar equipo de computo Lis t a

m a te r ia l,

Material y equipo Asa de platino

eq u ip o

Solución Solución Solución Solución Solución

Tubos de ensaye Mechero bunsen Gradilla

re a c t i v o s

Reactivos Acido clorhídrico 6M Cloruro de Bario Nitrato de Calcio Nitrato de Potasio Nitrato de Estroncio

Circuito electrónico Filtros de colores Multímetro Enchufe con foco

5 .

A c tiv id a d e s

de s a r r o lla r :

Efecto Fotoeléctrico

Este experimento se realizará en forma virtual. Se ingresará a la siguiente dirección electrónica

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/chemistry/quantum,

se baja la aplicación Photoelectric Effect y se completará la siguiente tabla

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Longitud de Intensidad Elemento

Voltaje

Frecuencia %

onda en que emite mas electrones

Sodio Zinc Cobre Platino Calcio Tabla 1. Efecto fotoeléctrico II.

Espectro a la flama 

Coloca en un tubo de ensaye un mililitro de ácido clorhídrico diluido.



En tubos de ensaye coloca un mililitro de las muestras de cationes que se analizarán y marcarán cada tubo.



Toma el asa de platino e introdúcelo en el tubo que contiene al ácido clorhídrico. Este ultimo servirá para limpiar el asa



Introduce el asa a un tubo de ensaye y toma un poco de muestra, lleva el asa al mechero y observa la coloración que desprende la llama. Compara el color con el indicado en la tabla.



Repite los pasos 2 al 4 con las demás muestras que se encuentran en los tubos.

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III.

Efecto fotoeléctrico 

Armar el siguiente circuito



Cubrir la celda con el pequeño recipiente negro, evitando que quede expuesta a la luz.



Cerrar el circuito sin destapar la celda.



¿Marca algún amperaje el multímetro?



Destapar la celda y dejarla expuesta a la luz ambiental. ¿Indica el multímetro igual amperaje? ¿Por qué?



Cubrir la celda con diversos filtros que se le proporcionan. Medir el amperaje en cada caso



¿Hay diferencia en el amperaje con cada filtro? ¿A que se debe?



Repetir el proceso descrito, utilizando un foco como fuente de luz para iluminar la celda. ¿Hay diferencias en las mediciones de amperaje con respecto al foco y a la luz ambiental? 6. C u e s t i o n a r i o : 6.1 - ¿Qué tipo de sustancias deben usarse en la prueba de coloración de la llama? 6.2 - ¿Qué debe hacerse con las sustancias poco volátiles para poder analizarlas a la llama? 6.3 -¿Cuáles son los compuestos más comúnmente empleados en la prueba de la flama? 6.4 - Anota las partes de la flama del mechero 6.5.- Explica porqué se le da la coloración de la flama (¿debido a que?) 6.6 - ¿Qué tipo de compuestos se pueden identificar con esta técnica? 6.7 - ¿Por qué se utiliza el ácido clorhídrico y no el ácido sulfúrico? 6.8 - ¿En qué casos no se puede utilizar la coloración a la flama?

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7.4

Práctica 4 – Grupos funcionales

1. Objetivo: Demostrar la relación que existe entre varias reacciones químicas

inorgánicas por medio de reacciones de síntesis. 2 . In t r o d u c c i ó n : La función química es un grupo de compuestos que tienen en común una característica que los relaciona. La reacción química es el proceso mediante el cual se expresa de manera breve un cambio químico. Características de los compuestos inorgánicos: 1) Óxidos.- están formados por metal y oxígeno. Se caracterizan por ser sólidos y al reaccionar con agua formar hidróxidos por lo que también se llaman óxidos básicos. 2) Anhídridos.- compuestos formados por un no metal y oxígeno. Son casi siempre gaseosos aunque hay unos sólidos. Al reaccionar con agua producen oxácidos por lo que también son llamados óxidos ácidos 3) Hidruros.- compuestos por un metal e hidrógeno. 4) Haluros.- compuestos formados por un metal y un no metal o por dos no metales, en cualquiera de los dos casos el último no metal lleva valencia negativa. Se reconocen porque no llevan oxígeno ni hidrógeno. Los haluros formados por un metal y un no metal se llama haluros metálicos aunque también se les llama sales binarias. Los haluros formados por dos metales se le llama haluros no metálicos. 5) Hidróxidos o bases.- compuestos ternarios formados un metal y el radical OH, que se llama hidróxido o hidroxilo. Se caracterizan por ser sólidos con un pH que puede variar de 8 a 14, siendo más fuerte entre más alto sea el número. Se colorean de rosa con la fenolftaleína, de amarillo con el anaranjado de metilo y el papel tornasol queda azul. 6) Oxácidos.- ácidos con oxígeno. Están formado por hidrógeno y un radical con oxígeno con valencia negativa. Son cáusticos y corrosivos. Tienen un pH que puede variar de 1 a 6 (entre más bajo mas fuerte). Se colorea de rojo con el anaranjado de metilo, queda incoloro con la fenolftaleína y el papel tornasol colorea rojo. 7) Oxisales.- compuestos formados por un metal de valencia positiva y un radical con oxigeno con valencia negativa. El radical es el mismo que se usa en los oxácidos. Las oxisales derivan de los oxácidos y se caracterizan al igual que los haluros por ser sólidos, de pH neutro (7) y sabor salado. 20

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Existen varios tipos de reacciones a) De síntesis.- Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un solo compuesto más complejo. b) De descomposición.- En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en dos o más productos. c) De simple desplazamiento o sustitución.- Un elemento reemplaza a otro en un compuesto. d) De doble desplazamiento o sustitución.- Los iones de un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes e) De combustión.- Se producen cual hacer reaccionar un compuesto orgánico con el oxígeno del aire por medio de calor para producir dióxido de carbono, agua y energía. f)

De neutralización.- se producen al hacer reaccionar un ácido común con un hidróxido obteniendo una sal y agua.

3 .  4 .

C o m p e t e n c ia s P r e v ia s : Conocer y utilizar el material de laboratorio Lis t a

m a te r ia l,

Material y equipo 1 Cucharilla de combustión 1 Tubo de ensaye

eq u ip o

re a c t i v o s Reactivos

Azufre Magnesio (20 cm)

1 Mechero bunsen 1 Gradilla

Fenolftaleína

1 Lentes de seguridad 1 Piseta 1 Matraz Erlenmeyer de 250 mL 1 Tripie 1 Papel filtro 1 Pinzas para crisol 1 Cápsula de porcelana Papel tornasol azul 1 Agitador 1 Tapón de hule 1 Vaso de precipitado de 50 ml 21

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1 Gotero 1 Tela de alambre con asbesto 1 Probeta de 5 ml 5 . I.

A c tiv id a d e s

de s a r r o lla r :

Sosteniendo la cinta de magnesio con las pinzas para crisol, quemarlo hasta obtener una ceniza blanca.

II.

Dejar caer la ceniza blanca en un vaso de precipitado que contenga 20 ml de agua destilada y agitar con el agitador. Dejarlo aparte por un momento.

III.

Llenar una cucharilla de combustión con azufre (0.5 gramos) y quemarlo en el mechero de bunsen.

IV.

Introducir el azufre prendido en un matraz Erlenmeyer, que debe contener 100 ml de agua destilada. Cuidar que la cucharilla de combustión no toque el agua.

Dejar que el matraz se llene del humo blanco y cuando la llama del azufre se apague, tomar el matraz por al cuello y sin destaparlo agitar en forma circular hasta que todo el anhídrido se disuelva.

VI.

Destapar el matraz para checar el pH del acido formado, utilizando una tira de papel tornasol azul.

VII.

Tomar 2 ml de la solución de hidróxido de magnesio que esta en el vaso de precipitados y colocarlas en una cápsula de porcelana, añadirle 2 gotas de fenolftaleína.

VIII.

Tomar la solución de ácido sulfuroso que está en el matraz Erlenmeyer con el gotero e ir agregando gota a gota sobre la solución de hidróxido de magnesio agitando constantemente hasta que se observe que el color desaparece.

IX.

Evaporar el agua de la solución que hay en la capsula de porcelana, colocando ésta en un tripee y utilizando el mechero de bunsen hasta que quede un residuo sólido.

X .

Si observa un color rosado, retire el mechero y agregue unas gotas más de ácido sulfuroso y con las pinzas agite suavemente y a continuación ponga el mechero y siga con la evaporación. 6. C u e s t i o n a r i o : 6.1 Complete la ecuación de la reacción y balancee. H2SO3 + Mg(OH)2  6.2 Explique como una función de la fórmula puede identificar un ácido y a una sal 6.3 ¿Qué carácter tienen los productos de la reacción anterior?

Manual de Prácticas de Laboratorio de Química Inorgánica I

6.4 ¿Qué sustancia quedó en el residuo de la cápsula de porcelana después de la evaporación?

Manual de Prácticas de Laboratorio de Química Inorgánica I

7.5 1 .

Práctica 5 – Tipos de Enlaces

O b je t iv o : Evaluar la conductividad eléctrica y puntos de fusión de sustancias iónicas y covalentes .

2 . In t r o d u c c i ó n : La unión, combinación o interrelación entre sí de dos átomos de igual o diferente especie, para formar agregados moleculares estables, elementales o compuestos se denomina enlace químico. Los tipos más importantes del enlace químico son: covalente e iónico o electrovalente. También se producen uniones o atracciones entre átomos de moléculas vecinas denominadas atracciones moleculares, como las fuerzas de Van Der Waals o enlace por puente de hidrógeno. El enlace covalente se produce por la combinación de uno o más pares de electrones entre dos átomos. Cuando cada átomo aporta electrones para la unión, la covalencia es simple. Si un solo átomo aporta el par de electrones de enlace la covalencia es coordinada. El enlace covalente se clasifica en polar y no polar. Es no polar cuando se desarrolla entre átomos de igual electronegatividad. Los compuestos covalentes pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, con bajos puntos de fusión. No son conductores de la electricidad aunque en solución acuosa algunos con enlaces polares pueden presentar conductividad eléctrica. Los compuestos de coordinación se distinguen por ser colorido o por la capacidad de disolución de sales poco soluble al formarse un enlace de puente de hidrógeno, se reconoce por el comportamiento anormal de algunas propiedades (solubilidad, puntos de fusión, puntos de ebullición, etc.) de las sustancias donde se presentan. El enlace electrovalente o iónico, se produce cuando hay transferencia de electrones de un átomo a otro. El átomo que transfiere o pierde los electrones se ioniza positivamente (catión) y el que los gana se ioniza negativamente (anión). Los compuestos iónicos son sólidos de alto punto de fusión, que se disuelven en disolventes polares como el agua y que fundidos o disueltos conducen la corriente eléctrica. En los compuestos covalentes existe una gran dispersión en cuanto a estado físico, desde sólidos con alto punto de fusión como el diamante, hasta gases como el amoniaco o el metano; generalmente son solubles en disolventes apolares como el benceno, hexano... y ni en estado fundido, ni disuelto conducen la corriente eléctrica. Las sustancias iónicas cuando se encuentran en disolución se disocian en iones (aniones con carga negativa y cationes con carga positiva), en cualquier caso, partículas cargadas y como tales susceptibles de conducir la corriente eléctrica. Las sustancias covalentes por el contrario cuando se disuelven no dan lugar a separación de cargas, por lo que no conducen la electricidad. Apoyándonos en su aspecto y estado físico, en su solubilidad y en la conductividad de corriente eléctrica, podríamos caracterizar a las sustancias iónicas y covalentes. Lo haremos fijándonos en su conductividad eléctrica 3 . 

C o m p e t e n c ia s P r e v ia s : Conocer y utilizar el material de laboratorio 24

Manual de Prácticas de Laboratorio de Química Inorgánica I

4 .

Lis t a

m a te r ia l,

eq u ip o

re a c t i v o s

Material y equipo 8 vasos de precipitado de 100 mL

Reactivos Azúcar

Cables de cobre

Sal

Pilas o fuente de corriente

Solución de sacarosa saturada

continua

Solución de hidróxido de sodio 1M

1Foco con socket y conexión

Solución de HCl 1M

interrumpida

Solución NaCl saturada

1Tubo de ensaye

Metanol

1Mechero

Agua

1Pinzas para tubo de ensaye 1Vidrio de reloj 5 .

A c tiv id a d e s I.

de s a r r o lla r :

PUNTO DE FUSIÓN

a) Preparar una instalación como la que indica la figura 2

Figura 2 – Esquema de conductividad

b) Introducir los electrodos en cada una de las soluciones y comprobar si existe paso de corriente, es decir si la lámpara se enciende, enciende con poca intensidad o no enciende, y anote los resultados. Recuerde limpiar los electrodos antes de probar con una nueva solución.

Manual de Prácticas de Laboratorio de Química Inorgánica I

Sustancia

II.

Corriente e intensidad

Tipo de enlace

PUNTO DE FUSIÓN a) Registre el tiempo que tarda en alcanzar el punto de fusión, la azúcar colocada en el vidrio de reloj. Realícelo con el mechero, utilizando el triple y sobre la tela de alambre con asbesto. (Retire el mechero en el momento en que observe la primera burbuja).

b) Anote el tiempo: __________________________________________________ c) En un tubo de ensaye coloque NaCl, y caliente con el mechero.

d) ¿Cuál sustancia tardó más tiempo en fundirse? ¿Por qué?:

6. C u e s t i o n a r i o :

6.1 ¿Cuáles son sustancias conductoras y explique por qué?: 6.2 ¿Cuáles son sustancias no conductoras y explique por qué?: 6.3 ¿Qué tipo de enlace se presenta en cada sustancia y por qué?:

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7.6

Práctica 6 – Tipos de reacciones y reactividad

1. O b j e t i v o :

 Reconocer los tipos de reacciones que existen.  Mediante reacciones de simple desplazamiento, determinar de un grupo de metales (Cu, Mg, Fe) el orden creciente de reactividad entre ellos. 2.

In t r o d u c c i ó n :

Una ecuación química es la representación gráfica de una reacción, la reacción química indica un cambio químico, es decir, una modificación en la materia. En las ecuaciones químicas los reactivos se escriben, por convención a la izquierda y los productos a la derecha después de una flecha que significa produce.

REACTIVOS



PRODUCTOS

Las reacciones redox o de oxidación reducción son aquellas donde hay movimientos de electrones desde una sustancia que cede electrones (reductor) a una sustancia que capta electrones (oxidante). La sustancia que se oxida al reaccionar, reduce a la otra sustancia con la cual esta reaccionando, porque le está quitando electrones y decimos que un agente reductor. La sustancia que se reduce al reaccionar, oxida a la otra sustancia con la cual está reaccionando, porque le está cediendo electrones, decimos que un agente oxidante. 3 . 

C o m p e t e n c ia s P r e v ia s : Conocer y utilizar el material de laboratorio

4 . Lis t a

m a te r ia l,

Material y equipo Gradilla 10 Tubos de ensaye Mechero de bunsen Agitador Pinzas para tubo de ensaye Soporte universal

5 . A c tiv id a d e s

eq u ip o

re a c t i v o s

Reactivos Alambre, granalla o lamina de cobre, fierro y magnesio Sulfato de Cobre 2M, acido clorhídrico 2M, nitrato de plata 0.5 M, oxido mercúrico, hidróxido de amonio 2M, fenolftaleína y clorato de potasio. Gomita (glucosa)

de s a r r o lla r :

A tres tubos de ensaye numerados del 1 al 3, añadirles 1 mL de HCl 2M y colocarlos en la gradilla. Al tubo 1 añadirle un trozo de Cu, al tubo 2 un trozo de Mg, al tubo 3 un trozo de Fe y dejar reaccionar de 7 a 10 minutos, observando lo que ocurre en cada tubo, y anotar lo sucedido en cada uno de ellos.

II.

Repetir el experimento anterior, utilizando ahora la solución de Fe+3 y completar la siguiente tabla escribiendo la ecuación correspondiente donde hubo reacción e 27

Manual de Prácticas de Laboratorio de Química Inorgánica I

indicando sus observaciones. En los tubos que no hubo reacción, explicar por qué. III.

Nota: Recupere los trozos de metal que no reaccionaron en los cedazos correspondientes. Cu

HCl Fe 2(SO4)3 Tabla 4. Reactividad

Nota:

IV.

LOS EXPERIMENTOS de HgO y de Zn con HCl SON DEMOSTRATIVOS.

En un soporte universal ponga unas pinzas, en ellas colocar un tubo de ensaye y adicionarle HgO, calentar, observe con cuidado lo que sucede. Introduzca en el tubo cerca de la sustancia una pajuela con un poco de ignición. Observe y: ¿Qué ocurrió con el HgO?:__________________________________________ ¿Qué ocurrió con la pajuelita?:_______________________________________ Anote la ecuación correspondiente:___________________________________ ¿A qué tipo de reacción pertenece?:__________________________________ Después de suspender el calentamiento, y al transcurso de tres minutos, ¿qué, observa en el contenido del tubo?__________________________________________ Si acaso hay cambios, anote la reacción ocurrida: _______________________ ¿A qué tipo de reacción pertenece?:__________________________________

Colocar en un tubo generador de gases unas granallas de Zn, adicionar 2 ml de HCl 6M, después poner el tubo de desprendimiento, recibir en un tubo de ensaye por desplazamiento de agua el gas desprendido. Tomar minuciosamente el tubo con el gas e introducir CUIDADOSAMENTE una flama, habrá una pequeña explosión; después observar las paredes del tubo. ¿Qué gas se genera?:_____________________________________________ Escriba la ecuación:_______________________________________________ ¿A qué tipo de reacción pertenece?:__________________________________

VI.

En un tubo de ensaye colocar 2 mL de HCl 6M y agregar 5 gotas de AgNO3, observe y: Anote lo que sucede: ______________________________________________ Anote la ecuación correspondiente:___________________________________ ¿A qué tipo de reacción pertenece?:__________________________________

VII.

En un tubo de ensaye vierta 1mL de NH4OH 2M y agregue 2 gotas de fenolftaleína (indicador – colorante): ¿Qué observa?: __________________________________________________

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Añada gota a gota HCl 2M con agitación después de cada adición; hasta que desaparezca el color. Anote la ecuación correspondiente:___________________________________ ¿Qué tipo de reacción se llevó a cabo?________________________________ Anote que más observó____________________________________________ VIII.

El clorato de potasio es un oxidante enérgico. El azúcar es un reductor capaz de suministrar una gran cantidad de energía por unidad de masa. El color rojizo de la llama se debe al ion potasio. No existe reacción con estequiometria determinada y comúnmente aceptada para esta notable reacción, muestra del poder oxidante del clorato y del poder reductor de la sacarosa (un disacárido, que contiene una molécula de fructuosa y otra de glucosa). Colocar 2.5 gramos de clorato de potasio en un tubo de ensayo. Con el mechero de bunsen calentar hasta lograr que se fusione. Cuando se fusione y pase a estado líquido, lo que sigue es, con mucha precaución introducir la gomita dentro del tubo de ensayo y observar la reacción. a. La reacción del clorato de potasio con glucosa, produce cloruro de potasio, bióxido de carbono y agua. KClO3 + C6 H12O6  CO2 + KCl + H2O

6. C u e s t i o n a r i o :

1- Con base en las observaciones realizadas en la reactividad de los metales. a) ¿Cuál es el metal más activo?: b) ¿Cuál es el metal menos activo?: c) ¿Cuáles metales son más activos que el hidrógeno?: d) ¿Cuáles metales son menos activos que el hidrógeno? : e) Ordene los metales e incluya al hidrógeno de mayor a menor actividad química ¿Concuerda el orden obtenido según sus observaciones con el orden de la actividad química de estos metales y el hidrógeno en la Serie Electroquímica de los metales? f) Añadir al reporte una copia de la serie electroquímica ó serie de actividad química de los metales consultada. 2- Investigar los diferentes tipos de reacción a) Combinación o adición b) Descomposición c) Simple desplazamiento o simple sustitución d) Doble desplazamiento o doble sustitución e) Redox f) Neutralización g) Endotérmica h) Exotérmica

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3- Complete el siguiente cuadro e incluya un ejemplo de un tipo de reacción no mencionado Reactivos H2 SO4 + NaOH

Productos 

CaCO3 + CALOR



S + Zn



Al + HCl



Tipo de reacción

 .

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Práctica 7 - Conservación de la Masa 1. O b j e t i v o : Comprobación de la ley de la conservación de la masa. 2. Introducción La ley de la conservación de la masa es uno de los primeros principios introducidos en cualquier curso de Química. Los estudiantes aprenden que durante una transformación química no se detecta incremento o descenso en la cantidad de masa total en un sistema. Debido a que la cantidad de materia puede ser determinada fácilmente por medida de su masa, esta ley puede ser demostrada y comprobada, siguiendo la masa total de un sistema durante el curso de una reacción química, en multitud de reacciones. Lo haremos con una reacción con características peculiares: Na2CO3 + 2HCl  NaCl + CO2 + H2 O

3 .  4 .

C o m p e t e n c ia s P r e v ia s : Conocer y utilizar el material de laboratorio Lis t a

m a te r ia l,

Material y equipo Balanza Granataria Globo Matraz Erlenmeyer

5 .

A c tiv id a d e s

eq u ip o

re a c t i v o s Reactivos

HCl Carbonato de sodio

de s a r r o lla r :

En el matraz Erlenmeyer agregue 5 mL de HCl 2 M previamente medidos en la probeta. A continuación pesar el matraz que contiene el ácido y el globo a un lado y registre el peso total.

II.

Pesar la cuarta parte de una hoja de cuaderno y anote el peso. Después adicione 0.2 g de carbonato de Sodio sobre el papel y transferir sin pérdida de masa al interior de un globo.

III.

La boca del globo se ajusta cuidadosamente al cuello del Erlenmeyer, estando seguro de que no cae nada de carbonato en el ácido depositado anteriormente.

IV.

El matraz con el globo se coloca en la balanza y se anota su peso.

En la reacción se producirá un gas, el cual se recolectará en el globo, asegúrese que esté bien colocado éste para evitar escape del gas generado.

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VI.

Levante el globo cuidadosamente para que todo el carbonato caiga sobre el ácido, se agita con movimientos circulares, se pesa nuevamente y se anota el peso final.

6. C u e s t i o n a r i o :

6.1 Determinar el porcentaje de rendimiento de la reacción del experimento de conservación de la masa.

8. Bibliografía Brown, T. (2004). Química: La Ciencia Central. México: Prentice Hall. Bullema, U. Quìmica General. México: Thomson. Raymond, C. (2010). Química. México: Mc Graw Hill. Whitten, K. Química General. México: Mc Graw Hill.