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coEscriba aquí la ecuación.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

“OPERACIONES ELEMENTALES Y ESTRUCTURA ATÓMICA”

FACULTAD : Facultad de Ingeniería de Petróleo y Petroquímica

CURSO : Química General (PQ111)

ALUMNOS :

- De la Fuente Briceño, Alfredo Alejandro

- Olascoaga Mori ,Christian Alberto

FECHA EN QUE SE REALIZÓ EL EXPERIMENTO: 04/10/2011

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 11/10/2011

2011

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Laboratorio de Química General

INDICE

OPERACIONES ELEMENTALES Y ESTRUCTURA ATÓMICA

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1. OBJETIVOS DE LOS EXPERIMENTOS

Reconocer y aplicar las técnicas básicas más usadas en el laboratorio en los procesos experimentales, las llamadas “Operaciones Elementales”, tales como la filtración, la destilación, la sublimación, el calentamiento, la cristalización, la sublimación, la absorción y la extracción por solventes.

Familiarizarnos con estas operaciones, tomando en cuenta ciertas precauciones para evitar riesgos; de modo que nos puedan ser de gran ayuda para futuras prácticas experimentales.

Desarrollar una capacidad de observación, que nos permita encontrar relaciones existentes entre la teoría y lo obtenido en el laboratorio.

Observar la manifestación física del átomo a partir de un análisis espectral cualitativo, introduciéndonos en el estudio de la espectroscopia.

Comprender ciertos fenómenos relativos a la radiación electromagnética, como la emisión de energía en fotones por átomos excitados, y sus respectivos espectros de emisión y absorción.

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2. INTRODUCCIÓN

El trabajo de laboratorio implica fundamentalmente que el alumno de ingeniería desarrolle una serie de habilidades experimentales que compensadas con el conocimiento teórico adquirido, le faciliten el estudio de ciertos fenómenos que lo rodean.

Estas habilidades experimentales incluyen el desarrollo de un carácter observador e intuitivo en el estudiante, la familiarización con los instrumentos de laboratorio, el conocimiento de las operaciones continuamente empleadas en el tratamiento y manipulación de sustancias químicas u objetos, como la preparación de soluciones, las filtraciones, las pesadas, el calentamiento, entre muchas otras.

Es por ello, que en esta oportunidad detallaremos algunas de estas “Operaciones Elementales”, particularmente la filtración de soluciones y la pesada, que utilizaremos para analizar precipitados así como hallar las densidades de ciertos objetos.

En la segunda parte del experimento, nos enfocaremos en el análisis espectral, una técnica muy usada en la química y física que consiste en el estudio de las radiaciones emitidas por ciertos elementos cuando estos se encuentran en el estado excitado.

Mediante este análisis cualitativo de las distintas radiaciones monocromáticas se podrá presenciar la manifestación del átomo; en otras palabras, otorgará al estudiante una concepción más real y palpable de lo aprendido teóricamente sobre los procesos energéticos que ocurren a escala atómica.

A continuación, detallaremos con mayor claridad las etapas en la realización ambos experimentos y daremos a conocer las conclusiones obtenidas en esta práctica.

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3. CÁLCULOS

PARTE 1

Cálculo de la densidad de una solución de NaCl

Datos obtenidos experimentalmente:

Peso del vaso: 45.9Peso del vaso con NaCl= 107.2Volumen del NaCl= 60 mlDensidad de NaCl obtenida con el densímetro= 1.02

Restando el peso del vaso con NaCl menos el peso del vaso vacío, obtenemos el peso del líquido, y al dividirlo entre su volumen obtenemos su densidad.

Como podemos notar, el resultado hallado se acerca al obtenido con el densímetro. Esto refleja un buen uso de los instrumentos como la balanza y la probeta en la medición de pesos y volúmenes.

Cálculo de la densidad de un metalDatos obtenidos experimentalmente:

Peso del metal=12.048 gVolumen del metal= 3 ml

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PARTE 2

Con ayuda de un alambre de nicrón previamente limpiado con ácido clorhídrico (HCl), expusimos muestras de cloruros frente a la llama no luminosa del Mechero de Bunsen, para obtener así radiaciones de distintos colores en cada caso. Aquí se muestran las observaciones obtenidas organizadas en una tabla.

Cloruros Fórmula Color de la llamaLínea característica

(A°)Sodio NaCl Naranja Amarillento 5890

Potasio KCl Amarillo 5800Litio LiCl Verde Amarillento 5700

Calcio CaCl₂ Rojo 6800Estroncio SrCl₂ Rojo Intenso 7000

Bario BaCl₂ Rojo Anaranjado 6200Magnesio MgCl₂ Rojo 6900

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Potasio

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4. CUESTIONARIO

EXPERIMENTO 1

1. ¿Qué diferencia hay entre ambos calentamientos?

Los tiempos que tarda el agua tanto en comenzar a burbujear como a hervir, aumentan considerablemente cuando se introduce vidrio molido. Notando los burbujeos en el primer caso a los 14 segundos; y en el segundo caso, a los 23 segundos. En el primer caso tarda en hervir 46 segundos; y en el segundo caso, un minuto aproximadamente.

¿Cómo cree usted que actúa el vidrio molido?

El vidrio molido asimila parte del calor entregado por el Mechero de Bunsen, evitando que la ebullición sea tumultuosa; es decir, que ocurran movimientos bruscos que puedan regar el líquido. Así mismo, facilita la homogeneidad en el calentamiento de la mezcla.

EXPERIMENTO 2

1. ¿Qué características debe tener el papel filtro?

Es necesario que el papel filtro sea liviano y con alto grado de pureza en su composición (comúnmente están hechos celulosa), debemos asegurarnos que las dimensiones de los poros del filtro se mantengan por debajo del tamaño mínimo de las partículas a filtrar.

Al momento de filtrar es necesario doblar el papel filtro y cortarlo de modo que se generé un cono que pueda ser introducido en el embudo, que servirá para filtrar el precipitado.

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2. ¿En qué consiste la decantación?

La decantación es un método físico de separación de mezclas heterogéneas; tanto en fase líquido/sólido como líquido/líquido. Este procedimiento se justifica en las diferentes densidades de las sustancias que componen dicha mezcla.

Para realizar la decantación, es necesario dejar reposar la solución por un cierto tiempo, de modo que las partículas solidas se sedimenten. Una vez localizados los compuestos más densos en el fondo del recipiente, se procede a verter el líquido que sobrenada en otro recipiente.

Está técnica no ofrece gran precisión en la separación de mezclas, es por ello que con frecuencia se recomienda realizar una filtración luego de la decantación.

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Papel Filtro

Decantación

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3. ¿Qué embudo ofrece mayores ventajas para la filtración uno de vástago largo o corto?

El embudo de vástago largo ya que permite una mayor succión del líquido, acelerando el proceso de filtración: mantenemos el vástago largo lleno de líquido a fin que dicha columna de líquido fluya con mayor rapidez.

4. ¿Qué diferencia observas en los precipitados?

Los precipitados difieren en su consistencia (densidad, peso), el color y el tiempo que tardan en sedimentar y ser filtrados con el papel filtro.

Por ejemplo, el precipitado obtenido de la primera reacción (yoduro de potasio más nitrato de plomo) fue de un color amarillo intenso que se precipitaba con rapidez en el tubo de ensayo. En cambio, el obtenido en la segunda reacción (sulfato de cobre más nitrato de potasio), se obtuvo un precipitado blanco que con facilidad sedimentó. Y finalmente, en la tercera reacción (alumbre más carbonato de sodio) el precipitado tardó mucho más tiempo en sedimentar ya que la solución obtenida alcanzó aparentemente una mayor densidad que sus componentes.

5. ¿Qué recomendarías en cada caso para una buena separación de fases?

Esperar un tiempo prudencial para que las partículas sedimenten antes de proceder al filtrado o decantación.

Utilizar un embudo de vástago largo sujeto por medio de pinzas a un soporte universal de modo que el pico del embudo entre en contacto con una de las paredes del recipiente, facilitando así la succión.

Doblar el papel de filtro y colocarlo cuidadosamente en el embudo, asegurándose que éste quepa adecuadamente en el cono del embudo.

Verter la solución lentamente sobre el papel filtro, evitando que parte del precipitado se pierda.

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6. Indica los tiempos que demora la filtración de cada uno de los precipitados y cualquier otra observación que crea conveniente, como por ejemplo las ecuaciones respectivas de las reacciones

Las tres reacciones ocurridas fueron exotérmicas y produjeron precipitados en (partículas en estado sólido tal como muestran las siguientes ecuaciones balanceadas:

Para los dos primeros casos, tomó cerca de dos minutos en filtrarse totalmente la solución a través del papel filtro. En último caso demoró cerca de 5 minutos, debido a que era de mayor densidad y presentaba mayor oposición al flujo.

Luego de filtrar, y secar con ayuda del horno, obtenemos experimentalmente que el peso de cada precipitado.

PbI2 (s) = Peso del precipitado con el papel-peso del papel=0.8686-0.7263=0.1423g

PbSO4(s) = Peso del precipitado con el papel-peso del papel=0.8078-0.6481=0.1597g

KAl(CO3)2(s) = Peso del precipitado con el papel-peso del papel=0.8483-0.7578=0.0905g

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EXPERIMENTO 3 y 4

1. Una pieza de platino metálico cuya masa es 96.4g tiene un volumen de 4.49 cm3. Calcular la densidad del platino.

Por definición de densidad

2. Se dispone de un objeto de metal cuya forma de la de un cono de revolución de 3,5 cm de altura y 2,3 cm de diámetro básico. De qué metal estará constituido si su masa es de 41.82 gr.

Primero hallamos el volumen, y con ese dato procedemos a calcular la densidad:

Comparando el resultado obtenido con una tabla de densidades, observamos que el metal que más se aproxima a este resultado es el Cobre (p=8.96 g/cm3).

Sin embargo, un valor más próximo al obtenido, corresponde al de una aleación entre el Zinc y el Cobre, que resulta el Latón, cuya densidad ronda entre 8,4 g/cm³ y 8,7 g/cm³.

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3. Suponga que durante el experimento en la determinación de la densidad de los líquidos, se pesa primero la probeta graduada seca y luego, la probeta con agua ¿Será la densidad calculada mayor o menor que la hallado por el procedimiento normal? Explicar la razón

Hallando el peso de la probeta tanto seca, como con el líquido incluido; nos permitirá por medio de una simple resta hallar el peso del líquido alojado en el recipiente. Al mismo tiempo, el volumen de dicho líquido se podrá medir con las graduaciones de la probeta. Y tras dividir ambos datos obtenidos podemos hallar la densidad; aunque debemos tener en cuenta los errores experimentales en los cálculos. Finalmente, si la experiencia fue cuidadosa, se logrará acercar con un error relativamente pequeño al valor real de la densidad del fluido.

Debemos notar que el hecho de pesar primero el vaso vacío y luego pesarlo con el líquido, disminuye el error en la medición de la densidad. Ya que si lo haríamos en el orden contrario (primero pesamos el vaso con líquido y luego el vaso vacío), parte del líquido permanecería alojado en las paredes del recipientes en diminutas gotas, que a la larga, generarían una disminución del volumen y por ende, una variación en el valor de la densidad.

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4. Aplicando el valor encontrado de la densidad del líquido en manuales. Determinar la concentración en por ciento de la solución de cloruro de sodio. Si en la tabla no se indica el valor encontrado para la densidad, éste se halla por el método de interpolación de los dos más próximos (mayor y menor de la tabla).

Obtenemos una solución de agua con cloruro de sodio de densidad 1.02 g/cm3

aproximadamente. Y buscando en las tablas de densidades, ubicamos al agua de mar a 25 Cº con 1.025 g/cm3.

Y a esas condiciones, el Cloruro de Sodio presenta una solubilidad en agua de 35,9 g por 1000 ml de agua, y la densidad del agua pura es 1 g/ml. Calculamos el porcentaje de dicha sal en la solución:

5. La densidad del oro es de 19.3 g/cm3. Conviértase este valor a unidades de kg/m3

Aplicando factores de conversión obtenemos:

6. Definir y explicar la diferencia entre densidad y gravedad específica.

La densidad es una magnitud escalar intensiva que relaciona la cantidad de masa contenida en cierto volumen de una sustancia, por tanto se expresa en kg/m3 o en g/cm3.En cambio, la gravedad específica o también llamada densidad relativa, es la simple comparación entre la densidad de una sustancia respecto a otra que se toma de referencia; por tanto, es adimensional.

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5. CONCLUSIONES

La filtración es el procedimiento más preciso para separar mezclas heterogéneas (particularmente en fases sólido/líquido) en el laboratorio, y además de ser una técnica relativamente sencilla, difiere de la decantación al obtener la mayor cantidad de precipitado con el mayor grado de pureza posible.

La formación de precipitados

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