Práctica número: 1

Titulo: Medida del calor de una reacción

Material:

Calorímetro Se utiliza para estudiar la variación del calor.

Balanza Se utiliza para medir cantidades, colocándose el peso en la parte izquierda y la sustancia en la derecha.

Espátula Sirve para coger una determinada cantidad de las sustancias.

Papel de filtro Se utiliza para filtrar las disoluciones.

Reactivos:

Hidróxido sódico NaOH…20 gramos

Agua H2O…100 mililitros

Procedimiento:

Se procede a medir la temperatura inicial de los 100 mililitros de agua depositados en el interior del calorímetro la cual es de 20ºC para ello se utiliza el termómetro que este posee.

A continuación se pesan 20 gramos de hidróxido sódico NaOH utilizando para ello una balanza (depositando el hidróxido sódico en la parte derecha de la misma y el peso en la izquierda).

Lo siguiente es depositar los 20 gramos de hidróxido sódico con los 100 mililitros de agua a 20ºC, después de que se haya introducido el hidróxido sódico en el calorímetro se agita y una vez agitada la mezcla se observa que la temperatura es de 58ºC.

Cálculos:

Para calcular el calor generado en esta reacción se utiliza la siguiente formula:

Q =m·Ce·AT; donde Q es el calor cuya unidad es el julio, m es la masa de la disolución (masa de soluto + masa del disolvente) expresada en gramos, Ce H2O es el calor especifico del agua y es igual a 4´18 J/mol·k y AT que es el incremento de la temperatura expresado en ºC y se calcula con la siguiente expresión: AT = Tf - Ti donde Tf es la temperatura final y Ti es la temperatura inicial.

-Datos para realizar los posteriores cálculos:

1 mililitro = 1 centímetro cúbico = 1 gramo, por lo tanto 100 mililitros de agua equivalen a 100 gramos.

Masa disolución = masa soluto + masa disolvente = 20 gramos de hidróxido sódico + 100 gramos de agua = 120 gramos de disolución.

Ce H2O = 4´18 j/mol·K.

AT = Tf - Ti = 58 ºC - 20 ºC = 38 ºC.

Q = m·Ce·AT = 120·4´18·38 = 1906´08 J.

Cuestiones:

Explica detalladamente y de forma precisa en que consiste un calorímetro.

El calorímetro consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de nivel energético se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de nivel energético conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor latente, que no está relacionado con un cambio de nivel energético, es la energía térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción química, como sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda de una chispa eléctrica.

2) ¿Qué magnitudes se pueden medir en el y en que unidades?

En el calorímetro se mide el calor que es la transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de nivel energético, fluyendo siempre de una zona de mayor nivel energético a una zona de menor nivel energético, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un objeto de nivel energético bajo a un objeto de nivel energético alto si no se realiza trabajo.

Las unidades de calor son en física las mismas unidades que la energía y el trabajo, es decir, en julios (J).La caloría es otra unidad que sirve para medir las cantidades de calor. La caloría pequeña, o caloría-gramo (cal), suele definirse en ciencia e ingeniería como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua de 14,5 a 15,5 ºC. A veces se especifica otro intervalo de temperaturas.1 cal = 4,1840 J.

Bibliografía:

Los datos empleados para realizar esta práctica han sido obtenidos gracias al buscador www.google.com y a las clases de Física y Química de 1º de bachillerato.

Práctica número: 2

Titulo: Reacción de precipitación.

Material:

Vaso de precipitados Se utiliza para contener líquidos, para disolver ciertas sustancias (se utiliza, a veces, una varilla para agitar) o para que se produzcan algunas reacciones. Aunque posee una escala, no se suele usar para medir volúmenes ya que su precisión es muy pequeña.

Matraz Erlenmeyer Se utiliza para contener líquido o disoluciones, y para llevar a cabo una reacción química en su interior. En la preparación inicial de disoluciones y gracias a su forma, es fácil agitar sin que se pierda líquido. Se usa en valoraciones donde contiene la disolución a valorar y el indicador. Ofrece la ventaja de poder ser cerrados mediante un tapón cuando se quiere conservar un producto volátil.

Varilla Se utiliza para revolver las disoluciones.

Trípode Se utiliza como soporte.

Embudo Instrumento hueco de forma cónica cuyo vértice se prolonga en un tubo o canutillo y se utiliza para pasar líquidos de un recipiente a otro.

Papel de filtro Se utiliza para filtrar las disoluciones.

Reactivos:

Sulfato de cobre CuSO4

Carbonato sódico Na2SO4

Procedimientos:

En primer lugar se depositan 3 cucharadas de sulfato de cobre en un vaso de precipitados.

A continuación se cogen otras tres cucharadas pero esta vez de carbonato sódico, las cuales se introducirán en un matraz Erlenmeyer.

Lo siguiente será vaciar el contenido del matraz Erlenmeyer (carbonato sódico) en el vaso de precipitados, mezclándolo de este modo con el sulfuro de cobre, dando como resultado una mezcla de tonalidades azules.

Se limpia el matraz Erlenmeyer para su posterior uso.

Una vez que el sulfato de cobre y el carbonato sódico están mezclados en un vaso de precipitados se procederá a la separación de la parte liquida (sulfato sódico) de la sólida (carbonato cúprico), mediante el método de filtración por gravedad gracias al cual en el papel de filtro quedará retenido el carbonato cúprico recuperándose de este modo la disolución. Posteriormente se verterá todo el contenido del vaso de precipitados en el embudo (donde se encuentra el papel de filtro), para ello se necesitará de un trípode que servirá como apoyo para aguantar el embudo (donde estará colocado el papel de filtro) y un matraz Erlenmeyer donde se irá depositando la parte filtrada. El embudo se ha de colocar pegado a las paredes del matraz Erlenmeyer y la mezcla se ha de revolver con una varilla para acelerar en la medida de lo posible el proceso que es bastante lento.

Cálculos

No se han realizado cálculos en está práctica.

Cuestiones:

¿En que consiste la precipitación de un producto?

Consiste en la formación de un sólido en el seno de un líquido.

¿Qué dos tipos de filtración existen? Explica las diferencias y el material usado en cada una de ellas.

Los dos tipos de filtración son o bien por gravedad o por succión. La principal diferencia es que en la filtración por gravedad lo que nos interesa es el liquido mientras que en la filtración por succión es el sólido, otra diferencia es que la filtración por gravedad es mucho más lenta.

En la filtración por gravedad se necesita un vaso de precipitados, una varilla, un embudo, papel de filtro, un trípode y un matraz Erlenmeyer y en la filtración por succión se necesita papel de filtro, varilla, tijeras (para recortar el papel de filtro), un büchner y matraz kitasato.

Bibliografía:

Los datos empleados para realizar esta práctica han sido obtenidos gracias al buscador www.google.com y a las clases de Física y Química de 1º de bachillerato.

Práctica número: 3

Titulo: Preparación de una disolución de ácido clorhídrico partiendo de un clorhídrico comercial.

Material:

Matraz aforado Se utiliza para preparar disoluciones de concentración exacta ya que posee una marca (enrase) en el cuello del matraz que determina exactamente un volumen. Para ello se introduce la cantidad de soluto o de disolución calculada previamente, y a continuación se añade el disolvente hasta alcanzar el volumen total determinado por el enrase.

Pera Se utiliza para que se produzca un efecto de succión y el líquido asciende por la misma.

Pipeta Sirve para medir pequeños volúmenes de líquidos. Para ello se succiona con una pera el líquido por la parte superior hasta medir la cantidad deseada en la escala. Dicha cantidad aparece en mililitros. Normalmente las pipetas miden desde un mililitro hasta cuatro ó cinco mililitros.

Vaso de precipitados Se utiliza para contener líquidos, para disolver ciertas sustancias (se utiliza, a veces, una varilla para agitar) o para que se produzcan algunas reacciones. Aunque posee una escala, no se suele usar para medir volúmenes ya que su precisión es muy pequeña.

Reactivos:

En está práctica se van a utilizar 500 centímetros cúbicos de una disolución 0,1 molar de ácido clorhídrico a partir de otra de porcentaje en masa del 37% y densidad 1,9 gramos/litros.

Procedimiento:

Para llevar a cabo está práctica se han de realizar los siguientes pasos:

1) Se pipetea con la ayuda d una pera 4,11 centímetros cúbicos de acido

clorhídrico y se introduce en el matraz aforado

2) Se completa con agua hasta un poco antes del menisco y se enrasa con una

pipeta de tal forma que la parte inferior del menisco (curva que forma el

líquido) coincida con el enrase.

4) Se tapa el matraz y se agita la disolución invirtiendo el matraz dos o tres

veces.

5) Finalmente se guarda la disolución en un frasco y se rotula.

Cálculos:

Para resolver está práctica se plantea el siguiente problema:

¿Qué cantidad de volumen hay que coger de una disolución de ácido clorhídrico de densidad 1,19 gramos/litros y un 37% de porcentaje en masa para obtener 500 centímetros cúbicos de una disolución 0,1 molar de un ácido clorhídrico comercial?

Se trata de un problema de dilución y se resuelve haciendo los siguientes cálculos:

Se calculan las moles de soluto a partir de está formula: M = ns / v disolución, donde M es la molaridad, ns son las moles de soluto y v disolución es el volumen de la disolución expresado en litros.

M = ns / V

0,1= ns / 0,5

ns = 0,05

Una vez calculadas las moles de soluto se halla la masa con la siguiente formula: ns = m / Mm, donde ns son las moles de soluto, m es la masa en gramos y Mm es la masa molecular de la sustancia.

ns = m / Mm

0,05 = m / 36,5

m = 1,82 gramos

Se realiza el siguiente factor de conversión:

1,82 gramos · 100 / 37 gramos = 4,9 gramos

A continuación de calcular la masa se procede a calcular el volumen con está formula: d = m / v, donde d es la densidad expresada en gramos/litros, m es la masa expresada en gramos y v es el volumen expresado en litros.

d = m / V

1,19 = 4,9 / V

V = 4,11 centímetros cúbicos

Cuestiones:

¿Para que sirve un matraz aforado?

Se utiliza para preparar disoluciones de concentración exacta ya que posee una marca (enrase) en el cuello del matraz que determina exactamente un volumen. Para ello se introduce la cantidad de soluto o de disolución calculada previamente, y a continuación se añade el disolvente hasta alcanzar el volumen total determinado por el enrase.

¿Qué material se utiliza para coger el volumen del ácido y porqué?

Se utiliza una pera (que se utiliza para que se produzca un efecto de succión y el líquido asciende por la misma) y una pipeta (que sirve para medir pequeños volúmenes de líquidos. Para ello se succiona con una pera el líquido por la parte superior hasta medir la cantidad deseada en la escala. Dicha cantidad aparece en mililitros. Normalmente las pipetas miden desde un mililitro hasta cuatro ó cinco mililitros).

Y se utiliza este material ya que se tratan de sustancias corrosivas.

¿En que consiste enrasar un líquido?

Consiste en que un líquido suba por las paredes de un recipiente hasta una cantidad determinada y formando de este modo una cucarda denominada menisco.

¿Qué es y porqué se produce el menisco?

El menisco es la curva que aparece en la superficie de un líquido en las proximidades de las paredes del recipiente que lo contiene.

El menisco se produce cuando el líquido enrasado coincide con el aforo.

Bibliografía:

Los datos empleados para realizar esta práctica han sido obtenidos gracias al buscador www.google.com y a las clases de Física y Química de 1º de bachillerato.

Práctica número: 4

Titulo: Valoración ácido-base

Material:

Embudo Instrumento hueco de forma cónica cuyo vértice se prolonga en un tubo o canutillo y se utiliza para pasar líquidos de un recipiente a otro.

Nuez Se utiliza como soporte.

Pinza Utensilio que se utiliza para sujetar otros utensilios.

Bureta Se utiliza para medir volúmenes en las valoraciones, en las que suele contener la disolución de concentración conocida. Dicha disolución se deja caer girando la llave que aparece en la parte inferior. Suelen ir graduadas en décimas de centímetros cúbicos. Durante su manipulación se mantiene fija y vertical unida a un soporte.

Trípode Se utiliza como soporte.

Vaso de precipitados Se utiliza para contener líquidos, para disolver ciertas sustancias (se utiliza, a veces, una varilla para agitar) o para que se produzcan algunas reacciones. Aunque posee una escala, no se suele usar para medir volúmenes ya que su precisión es muy pequeña.

Probeta Se utiliza para medir volúmenes de líquidos pero de una cierta cuantía (25 mililitros, 100 mililitros, 500 mililitros…).

Matraz Erlenmeyer Se utiliza para contener líquido o disoluciones, y para llevar a cabo una reacción química en su interior. En la preparación inicial de disoluciones y gracias a su forma, es fácil agitar sin que se pierda líquido. Se usa en valoraciones donde contiene la disolución a valorar y el indicador. Ofrece la ventaja de poder ser cerrados mediante un tapón cuando se quiere conservar un producto volátil.

Reactivos:

Hidróxido sódico Na (OH)

Acido clorhídrico HCL

Procedimiento:

En está práctica se va a valorar una base fuerte (Na(OH)) con un ácido fuerte (HCl).

Lo que se pretende es conseguir determinar la concentración de una base a partir de un ácido de concentración conocida, en este caso 0,1 molar. Para ello se utiliza la siguiente formula Na Va = Nb Vb, donde Na y Nb son la normalidad del ácido y de la base respectivamente y Va y Vb los volúmenes del ácido y de la base.

Para hacer esto se realiza el siguiente montaje:

Los pasos ha seguir han de ser los siguientes:

Se coloca el montaje que se observa en la hoja anterior.

Se cogen 100 mililitros de hidróxido sódico con una probeta con la ayuda de un embudo y de esta se pasan al matraz Erlenmeyer, posteriormente se deposita una cantidad indeterminada de fenolftaleina (la cantidad que se coja por capilaridad) y es depositada en el matraz Erlenmeyer, y este se coloca debajo de la bureta.

En principio se echan 25 mililitros de HCl en la bureta pero está cantidad se irá aumentando hasta que el hidróxido sódico quede incoloro; en está práctica se echo un total de 436 mililitros de HCl, mientras que se desprende el HCl de la bureta al matraz Erlenmeyer este se ha de agitar.

Finalmente se observa que el hidróxido sódico queda incoloro, lo que nos lleva a observar que se produce una reacción de neutralización ya que el hidróxido sódico neutraliza al ácido clorhídrico.

Cálculos:

Para realizar los cálculos de esta práctica se utiliza la siguiente formula:

Na Va = Nb Vb, Donde Na y Nb es la normalidad del ácido y de la base y Va y Vb que es el volumen del acido y de la base respectivamente.

Na Va = Nb Vb

0,1 · 436 = Nb · 100

100 Nb = 436 · 0,1

Nb = (436 · 0,1) / 100 = 0,436 N

Cuestiones:

¿Para que sirve una valoración ácido base?

Una disolución ácida puede neutralizarse con otra básica (y viceversa) parcial o totalmente. La neutralización total, que lleva consigo la pérdida de propiedades de ácido o de base por la disolución, se consigue cuando se igualan sus concentraciones de iones H3O+ y OH-.

Debido a esta circunstancia, será posible determinar la cantidad de ácido (o de base) presente en una disolución desconocida midiendo el volumen de base (o de ácido) de una disolución de concentración conocida o disolución patrón que es necesario añadir para conseguir la neutralización. La utilización de un pH-metro o de un indicador adecuado señalará el momento o punto final de la reacción, que se alcanza cuando el pH de la disolución toma un valor igual a siete. El proceso correspondiente recibe el nombre de análisis volumétrico o valoración ácido-base y es una técnica frecuente en los laboratorios químicos.

Los cálculos químicos para esta reacción de neutralización se efectúan con la ayuda de la ecuación: Para realizar los cálculos de esta práctica se utiliza la siguiente formula: Na Va = Nb Vb, Donde Na y Nb es la normalidad del ácido y de la base y Va y Vb que es el volumen del acido y de la base respectivamente.

¿Qué es una reacción de neutralización?

La reacción mediante la cual una base neutraliza las propiedades de un ácido.

Bibliografía:

Los datos empleados para realizar esta práctica han sido obtenidos gracias al buscador www.google.com y a las clases de Física y Química de 1º de bachillerato.

Práctica número: 5

Titulo: Uso de indicadores para determinar el carácter acido o base de algunas sustancias.

Material:

8 Tubos de ensayo Se utilizan para pequeñas disoluciones, para centrifugar precipitados, etcétera.

Pipeta Sirve para medir pequeños volúmenes de líquidos. Para ello se succiona con una pera el líquido por la parte superior hasta medir la cantidad deseada en la escala. Dicha cantidad aparece en mililitros. Normalmente las pipetas miden desde un mililitro hasta cuatro ó cinco mililitros.

Pera Se utiliza para que se produzca un efecto de succión y el líquido asciende por la misma.

Vidrio de reloj Se utiliza para tapar momentáneamente disoluciones, evitando que les caiga polvo, para pesar, cuando no hay peligro de que las corrientes de aire vuelen la sustancia, para recoger sublimados, etcétera.

Papel indicador Se utiliza para conocer el pH de las sustancias.

Espátula Sirve para coger una determinada cantidad de las sustancias.

Varilla Se utiliza para revolver las disoluciones.

Fenolftaleina. Se trata de un indicador liquido que nos permite conocer el pH de una sustancia determinada, si el pH es menor que 8,2 la sustancia quedará incolora y si es mayor de 10 aparecerá una tonalidad rosácea

Naranja de metilo. Se trata de un indicador liquido que nos permite conocer el pH de una sustancia determinada, si el pH es menor de 3,2 la sustancia quedará un color rojizo y si es mayor que 4,4 aparecerá una tonalidad naranja.

Reactivos:

Ácido clorhídrico. Dos mililitros en cada tubo de ensayo.

Hidróxido sódico. Dos mililitros en cada tubo de ensayo.

Carbonato sódico. Una espátula en cada tubo de ensayo.

Sulfato cúprico. Una espátula en cada tubo de ensayo.

Procedimiento:

Se echan dos mililitros de ácido clorhídrico en un tubo de ensayo, este paso se repite obteniéndose a si dos tubos de ensayo con dos mililitros de ácido clorhídrico cada uno.

Se echan dos mililitros de hidróxido sódico en un tubo de ensayo, este paso se repite obteniéndose a si dos tubos de ensayo con dos mililitros de hidróxido sódico cada uno.

Se echa la capacidad de una espátula de carbonato sódico en un tubo de ensayo, este paso se repite obteniéndose a si dos tubos de ensayo con una espátula de carbonato sódico cada uno. El tubo de ensayo debe de contener una pequeña cantidad de agua, antes de la introducción de la sustancia, posteriormente está se agitara hasta que se observe una mezcla homogénea.

Se echa la capacidad de una espátula de sulfato cúprico en un tubo de ensayo, este paso se repite obteniéndose a si dos tubos de ensayo con una espátula de sulfato cúprico cada uno. El tubo de ensayo debe contener una pequeña cantidad de agua antes de la introducción de la sustancia, posteriormente está se agitara hasta que se observe una mezcla homogénea.

Una vez realizados los pasos anteriores, se cogen cuatro trozos de papel indicador para comprobar si las sustancias son ácidos o bases, los resultados obtenidos son: el ácido clorhídrico posee un pH igual a 1 (ácido), el hidróxido sódico posee un pH de 10 (base), el carbonato cúprico posee un pH de 11 (base) y el sulfato cúprico posee un pH de 6 (ácido). Las sustancias con un pH entre 0 y 7 son ácido y las comprendidas entre 7 y 14 son bases.

También se utiliza fenolftaleina para determinar el pH de estas sustancias. Al introducir este indicador líquido en las sustancias obtenemos los siguientes colores: en el caso del ácido clorhídrico observamos que la sustancia se pone incolora, el hidróxido sódico en un tono violeta, el carbonato sódico también se pone violeta y el sulfato cúprico se vuelve incoloro. Esto indica que el hidróxido sódico y el carbonato sódico poseen un pH mayor de 10 por lo que son bases y que el ácido clorhídrico y el sulfato cúprico tienen un pH menor de 8,2 por lo que pueden ser o ácidos o bases si este se encuentra entre 7 y 14.

Finalmente se utiliza Naranja de Metilo que es otro indicador liquido según el cual si el pH es menor de 3,2 la sustancia se pondrá de color rojo y si es mayor de 4,4 la sustancia adquirirá un tono anaranjado. Al introducir este indicador liquido se observa que el ácido clorhídrico y el sulfato cúprico se ponen de color rojo mientras que el hidróxido sódico y el carbonato sódico se vuelven naranjas. De lo que se deduce que los dos primeros son ácidos y los dos segundos pueden ser o ácido si su pH está entre 0 y 7 o bien bases si este se encuentra entre 7 y 14.

Cálculos:

En está práctica no se han realizado cálculos.

Cuestiones:

Características de la fenolftaleina.

La fenoftaleína es un indicador de pH que en soluciones alcalinas permanece incoloro, pero en presencia de ácidos se torna rosa o violeta.

Se forma principalmente por reacción del fenol, anhídrido ftálmico y ácido sulfúrico (H2SO4) sus cristales son incoloros. Tiene un punto de fusión de 254°C. Su fórmula es C20H14O4. No es soluble en agua, con lo que normalmente se disuelve en alcohol para su uso en experimentos.

Características del Naranja de Metilo.

Naranja de metilo, (Heliantina o tropeolina D) C14H14N3NaO3S - (PM: 327,3) - Sal sódica del ácido dimetilaminoazobenceno sulfónico o dimetilaminoazobenceno sulfonato sódico. Polvo o escamas cristalinas de color amarillo anaranjado. Poco soluble en agua fría; fácilmente soluble en agua caliente; insoluble en alcohol. Intervalo de transición: de pH 3,2 a 4,4. Cambio de color: de rosado a amarillo.

¿Cuales son las diferencias entre el papel indicador y los indicadores líquidos?

Los indicadores líquidos (fenolftaleina y naranja de metilo) se echan directamente sobre la sustancia que se quiere conocer el pH mientras que en el caso del papel indicador se extrae una pequeña cantidad de la muestra y es depositada en el papel indicador. Otra diferencia es que el papel indicador es mucho más preciso que los indicadores líquidos, ya que estos últimos dan una referencia de si la sustancia es ácida o base pero no nos indican su pH exacto.

Bibliografía:

Los datos empleados para realizar esta práctica han sido obtenidos gracias al buscador www.google.com y a las clases de Física y Química de 1º de bachillerato.