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Dr. Rogelio Soto Ayala

M. en C. Alfredo Velsquez Mrquez

Ing. Flix Nez Orozco M. en A. Violeta Luz Mara Bravo

Hernndez Qum. Esther Flores Cruz

Dra. Ana Laura Prez Martnez M. en C. Yazmn Ariadna Valdez

Hernndez

Qum. Antonia del Carmen Prez Len

M. en C. Alfredo Velsquez Mrquez

Dra. Ana Laura Prez Martnez Ing. Flix Benjamn Nez

Orozco M. en A. Violeta Luz Mara

Bravo Hernndez Dr. Ehecatl Luis David Paleo

Gonzlez

Ing. Gabriel Alejandro Jaramillo

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Manual de Prcticas del Laboratorio de Qumica de

Sistemas Qumicos en Ingeniera

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ndicedeprcticas

Prctica Nombredelaprctica Pgina1 EQUIPO DE LABORATORIO Y MEDIDAS DE SEGURIDAD 3

2 FUERZAS INTERMOLECULARES 11

3 LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MATERIA 16

4 PREPARACIN Y CONDUCTIVIDAD DE DISOLUCIONES 24

5 CLCULO DEL RENDIMIENTO PORCENTUAL DE UNA REACCIN QUMICA

31

6 TITULACIN CIDO-BASE 37

7 CINTICA QUMICA 45

8 ELECTROQUMICA. ELECTRLISIS DE DISOLUCIONES ACUOSAS Y CONSTANTE DE AVOGADRO

51

9 PASIVACIN Y CORROSIN DE METALES Y ALEACIONES DE METALES

61

10 FRAGUADO, CARACTERIZACIN FSICA Y QUMICA DEL CEMENTO, PARTE I

67

11 FRAGUADO, CARACTERIZACIN FSICA Y QUMICA DEL CEMENTO, PARTE II

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Prctica 1 EQUIPO DE LABORATORIO Y

MEDIDAS DE SEGURIDAD

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o fuente de energa Riesgo asociado

1 Ninguno. Ninguno.

2. OBJETIVOS EL ALUMNO: 1. Conocer las reglas bsicas de higiene y seguridad que se deben aplicar en un

Laboratorio de Qumica. 2. Se enterar del uso y de las precauciones que hay que considerar al manipular el

material y equipo que se emplear en el curso. 3. Conocer para algunas de las sustancias qumicas empleadas en el curso, sus usos y

precauciones.

3. INTRODUCCIN Para entender mejor los principios bsicos de la Qumica es indispensable la experimentacin. El laboratorio de Qumica es el lugar donde se comprueba la validez de dichos principios; ofrece tambin la oportunidad de conocer mejor los procesos qumicos que ocurren en la naturaleza. Sin embargo, para conseguir dicho objetivo, es imprescindible realizar anlisis qumicos confiables, y esto slo puede lograrse, si se conoce el manejo adecuado del equipo y de los reactivos qumicos que existen en el laboratorio. Por otro lado, un aspecto fundamental que se debe considerar en un Laboratorio de Qumica es la seguridad, pues el trabajo en dicho lugar implica que la persona que lleva al cabo la experimentacin se exponga a una gran variedad de sustancias qumicas, muchas de las cuales conllevan ciertos riesgos durante su manipulacin. Por lo anterior, es indispensable tener un reglamento de higiene y seguridad con el fin de reducir riesgos en el manejo del material, equipo y sustancias qumicas. Al trabajar con reactivos qumicos, es necesario conocer las propiedades de las sustancias empleadas y las precauciones que deben observarse durante su manipulacin. Debido a lo anterior, es necesario saber qu tipo de informacin puede y debe brindar la etiqueta de cualquier sustancia qumica.

4. REACTIVOS

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Algunos reactivos que se pueden emplear son: 1) Bicarbonato de sodio, NaHCO3. 2) Bromuro de potasio, KBr. 3) Hidrxido de sodio, NaOH. 4) Metanol, CH3OH. 5) cido clorhdrico, HCl. 6) Sulfato de cobre pentahidratado, CuSO45H2O.

5. MATERIAL Y EQUIPO Algunos de los materiales que se emplearn en el laboratorio se muestran en las figuras siguientes:

1. frascos de vidrio 11. termmetro 21. vidrio de reloj 2. picnmetro 12. cpsula de porcelana 22. esptula de doble punta 3. probeta 13. mbolo de succin 23. esptula de mango de madera 4. matraz Erlenmeyer 14. cronmetro 24. tubo de ensayo 5. vaso de precipitados 15. mortero 25. escobilln 6. matraz aforado 16. pistilo 26. pinzas para tubo de ensayo 7. frasco con gotero 17. agitador magntico 27. gradilla 8. piseta 18. tapn de hule 28. embudo de vidrio 9. bureta 19. pipeta aforada 10. pinzas de tres dedos 20. pipeta graduada

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29. aparato para determinar punto de fusin 30. aparato para determinar la relacin carga-masa de los rayos catdicos 31. balanza semianaltica 32. parrilla de calentamiento 33. potencimetro 34. conductmetro 35. balanza granataria

6. DESARROLLO ACTIVIDAD 1. El profesor dar lectura ante el grupo del reglamento interno de higiene y seguridad para el Laboratorio de Qumica y discutir con los alumnos los puntos ms importantes del mismo. ACTIVIDAD 2 El profesor mostrar a los alumnos cada uno de los materiales y equipos ms comunes, existentes en el laboratorio e indicar el procedimiento correcto para su uso. ACTIVIDAD 3

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El profesor mostrar a los alumnos algunos de los reactivos que se tienen en el laboratorio, indicar cules son sus caractersticas y los cuidados que deben tenerse durante su manipulacin, as como la informacin que debe contener cada etiqueta. ACTIVIDAD 4 1. Con base en lo aprendido en la clase, indique qu material y equipo podra emplearse

para: a) Medir volmenes. b) Determinar densidades. c) Preparar disoluciones. d) Medir pH.

2. Indique cul es el uso para el material o equipo siguiente: a) Conductmetro. b) Fuente de poder. c) Piseta. d) Parrilla.

3. Investigue y cite algunas otras reglas bsicas de seguridad que usted considere importantes y que no hayan sido mencionadas por el profesor.

4. Haga una inspeccin del laboratorio y diga si las instalaciones son las adecuadas para trabajar con seguridad.

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7. FUENTES ELECTRNICAS 1. Huanca Alejandro, Monografias.com, Monografias.com S.A., Instrumentos del laboratorio

de qumica, fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.monografias.com/trabajos72/instrumentos-laboratorio-quimica/instrumentos-laboratorio-quimica.shtml 2. TP Laboratorio Qumico, TP Laboratorio Qumico 2017, Materiales e Instrumentos de un

Laboratorio Qumico, fecha de consulta: 27/07/2017. https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorio-quimico/materiales-e- instrumentos-de-un-laboratorio-quimico.html 3. Texperidis, Copyright 2017 Tangient LLC, Materiales de laboratorio, fecha de consulta:

27/07/2017. http://texperidis.wikispaces.com/Material+de+laboratorio+2 4. Doris La Rosa, Martn Vargas Trujillo, LABORATORIO DE QUIMICA, MATERIALES DE

LABORATORIO UN VISTAZO RAPIDO, fecha de consulta: 27/07/2017. laboratorio-quimico.blogspot.mx/2013/05/materiales-de-laboratorio-un-vistazo.html 5. LA CIECIA, NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO, fecha de consulta: 27/07/2017.

http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/laboratorio/normas.html 6. Doris La Rosa, Martn Vargas Trujillo, LABORATORIO DE QUIMICA, CODIGOS DE COLOR DE

ALMACENAMIENTO PARA PRODUCTOS QUIMICOS, fecha de consulta: 27/07/2017. laboratorio-quimico.blogspot.mx/2013/11/codigos-de-color-de-almacenamiento-para.html 7. 100ciaquimica, Seales de prevencin de riesgos y accidentes en el laboratorio, fecha de

consulta: 27/07/2017. http://www.100ciaquimica.net/labor/piclaborat1.htm 8. Interempresas.net, Sealizacin de recipientes y tuberas: aplicaciones prcticas, fecha de

consulta: 27/07/2017. http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/14787-Senalizacion-de- recipientes-y-tuberias-aplicaciones-practicas.html 9. Mis-Extintores, Copyright 2010 MisExtintores.com All Rights Reserved, Tipo y clasificacin

de los extintores, fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.misextintores.com/lci/tipo-y-clasificacion-de-los-extintores 10. Grupo Profuego, Grupo Profuego 1985-2017, Definicin, Clasificacin y Tipos de Extintores,

fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.profuego.es/definicion-tipo-y-clasificacion-de-extintores/

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CUESTIONARIO PREVIO EQUIPO DE LABORATORIO Y MEDIDAS DE SEGURIDAD

1. Cite al menos tres de los accidentes que pueden presentarse en el Laboratorio de

Qumica y mencione cmo evitarlos. 2. Investigue las propiedades de las sustancias qumicas siguientes: cido sulfrico, cido

clorhdrico, hidrxido de sodio, bicarbonato de sodio, metanol y sulfato de cobre pentahidratado.

3. Cite al menos cinco sustancias qumicas de uso comn en la vida diaria. 4. Investigue cuntas clases de fuego existen y qu tipo de extintores se emplean en cada

caso. 5. Cul es la informacin mnima que debe contener la etiqueta de un reactivo qumico? 6. Dibuje los pictogramas alusivos a las caractersticas siguientes que puede tener un

reactivo qumico: a) Explosivo b) Oxidante o comburente c) Inflamable d) Txico e) Irritante f) Corrosivo g) Peligroso para el medio ambiente

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FUENTES ELECTRNICAS 1. Huanca Alejandro, Monografias.com, Monografias.com S.A., Instrumentos del laboratorio de

qumica, fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.monografias.com/trabajos72/instrumentos-laboratorio-quimica/instrumentos-laboratorio-quimica.shtml 2. TP Laboratorio Qumico, TP Laboratorio Qumico 2017, Materiales e Instrumentos de un

Laboratorio Qumico, fecha de consulta: 27/07/2017. https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorio-quimico/materiales-e- instrumentos-de-un-laboratorio-quimico.html 3. Texperidis, Copyright 2017 Tangient LLC, Materiales de laboratorio, fecha de consulta:

27/07/2017. http://texperidis.wikispaces.com/Material+de+laboratorio+2 4. Doris La Rosa, Martn Vargas Trujillo, LABORATORIO DE QUIMICA, MATERIALES DE

LABORATORIO UN VISTAZO RAPIDO, fecha de consulta: 27/07/2017. laboratorio-quimico.blogspot.mx/2013/05/materiales-de-laboratorio-un-vistazo.html 5. LA CIECIA, NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO, fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/laboratorio/normas.html 6. Doris La Rosa, Martn Vargas Trujillo, LABORATORIO DE QUIMICA, CODIGOS DE COLOR DE

ALMACENAMIENTO PARA PRODUCTOS QUIMICOS, fecha de consulta: 27/07/2017. laboratorio-quimico.blogspot.mx/2013/11/codigos-de-color-de-almacenamiento-para.html 7. 100ciaquimica, Seales de prevencin de riesgos y accidentes en el laboratorio, fecha de

consulta: 27/07/2017. http://www.100ciaquimica.net/labor/piclaborat1.htm 8. Interempresas.net, Sealizacin de recipientes y tuberas: aplicaciones prcticas, fecha de

consulta: 27/07/2017. http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/14787-Senalizacion-de- recipientes-y-tuberias-aplicaciones-practicas.html 9. Mis-Extintores, Copyright 2010 MisExtintores.com All Rights Reserved, Tipo y clasificacin

de los extintores, fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.misextintores.com/lci/tipo-y-clasificacion-de-los-extintores 10. Grupo Profuego, Grupo Profuego 1985-2017, Definicin, Clasificacin y Tipos de Extintores,

fecha de consulta: 27/07/2017. http://www.profuego.es/definicion-tipo-y-clasificacion-de-extintores/

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Prctica 2 FUERZAS

INTERMOLECULARES

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o Fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio.

Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Manejo de reactivos qumicos.

Su manejo requiere lavado de las manos al tener contacto con ellos.

2. OBJETIVOS

EL ALUMNO: 1. Distinguir el tipo de atracciones intermoleculares de algunas sustancias. 2. Comprender las diferencias entre una molcula polar y una molcula no polar. 3. Observar el fenmeno de solubilidad con algunos disolventes.

3. INTRODUCCIN Las atracciones intermoleculares, son las que se presentan entre molculas de la misma sustancia (fuerzas de cohesin) o de diferente sustancia (fuerzas de adhesin). Estas interacciones o fuerzas son de origen electrosttico y son ms dbiles que las fuerzas entre los iones de carga opuesta. Las interacciones intermoleculares son las que influyen en algunas de las propiedades de las sustancias como el punto de fusin, el punto de ebullicin, la solubilidad y los cambios de fase. Dependiendo de la polaridad de las molculas, las interacciones que pueden presentarse entre ellas son de tipo dipolo-dipolo, ion-dipolo, dipolo-dipolo inducido, dipolo inducido-dipolo inducido y puente de hidrgeno. Una aplicacin de este tipo de fuerzas es la formacin de micelas para separar contaminantes del agua.

4. EQUIPO Y MATERIAL a) 11 tubos de ensayo. b) 1 gradilla. c) 1 esptula de doble punta. d) 5 pipetas de 1 [ml] o frascos con gotero. e) 1 propipeta.

5. REACTIVOS

1) Agua destilada 2) Metanol, CH3OH 3) Hexano, C6H14 4) cido actico glacial, CH3COOH 5) Acetona, CH3COCH3

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6) Permanganato de potasio slido, KMnO4 7) Cloruro de sodio, NaCl

6. DESARROLLO

ACTIVIDAD 1 El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y explicar los cuidados que deben tenerse en el manejo de las sustancias qumicas que se emplearn. ACTIVIDAD 2 1. Enumere los tubos de ensayo del 1 al 11 y colquelos en la gradilla. 2. Adicione 10 gotas de cada disolvente en el tubo de ensayo, como lo muestra la columna del disolvente 1 de la Tabla 1. 3. Posteriormente adicione 10 gotas de disolvente 2 como se indica en la Tabla 1 y agite cada tubo. 4. Anote sus observaciones en la Tabla 1.

Tabla 1 Tubo de ensayo Disolvente 1 Disolvente 2 Observaciones

1 Hexano Metanol2 Hexano cido actico 3 Hexano Agua 4 Hexano Acetona 5 Metanol cido actico 6 Metanol Agua 7 Metanol Acetona 8 cido actico Acetona9 Agua cido actico

10 Agua Acetona

ACTIVIDAD 3 1. En el tubo de ensayo que tiene la mezcla agua y hexano (tubo 3), aada 5 gotas de acetona y anote a cul de las dos fases (agua o hexano) se incorpora la acetona. por qu? 2. En el tubo de ensayo que contiene la mezcla de agua y acetona (tubo 10), adicione cloruro de sodio utilizando la punta de la esptula y agite. Qu sucede y por qu?

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3. En un tubo de ensayo (tubo 11) agregue un cristal de permanganato de potasio y adicione 10 gotas de hexano y agite. Ahora adicione acetona de gota en gota, agitando despus de cada adicin, hasta completar 20 gotas. Explique lo sucedido comparando las fuerzas intermoleculares que se dan entre el permanganato de potasio y el hexano. ACTIVIDAD 4 1. En la Tabla 2, escribe el tipo de fuerzas intermoleculares que actan en cada combinacin de disolventes.

Tabla 2 Tubo de ensayo

Disolvente 1 Disolvente 2 Tipo de fuerzas intermoleculares 1 Hexano Metanol2 Hexano cido actico 3 Hexano Agua 4 Hexano Acetona 5 Metanol cido actico 6 Metanol Agua 7 Metanol Acetona 8 cido actico Acetona 9 Agua cido actico

10 Agua Acetona 7. BIBLIOGRAFA 1. Chang, R. Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 2. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed.,

PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014. 3. Garritz, Andoni. et al; Qumica Universitaria; Pearson; Mxico, 2005. 4. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988.

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CUESTIONARIO PREVIO

FUERZAS INTERMOLECULARES

1. Qu es una interaccin intermolecular?

2. Cmo se clasifican las interacciones intermoleculares?

3. Cules son las caractersticas principales de una molcula polar y una no polar?

4. Cmo se puede determinar si una molcula es polar o no polar?

5. Qu es la solubilidad y cundo es posible disolver una sustancia en otra?

6. Indique si las sustancias siguientes son polares o no polares: a) agua. b) metanol. c) hexano. d) cido actico. e) acetona.

7. Investigue la densidad de los disolventes de la pregunta anterior.

BIBLIOGRAFA 1. Chang, R. Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 2. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed.,

PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014. 3. Garritz, Andoni. et al; Qumica Universitaria; Pearson; Mxico, 2005. 4. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988.

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Prctica 3 LEY DE LA CONSERVACIN DE LA

MATERIA

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio. Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Parrilla elctrica. Si no se usa con precaucin, puede provocar quemaduras en la piel.

3 Termmetro.

No debe de agitarse, porque el peso del mercurio puede romper la ampolla donde est contenido; la manipulacin inapropiada puede romper el instrumento, lo que genera fragmentos punzo-cortantes, derrame de mercurio e intoxicacin.

4 Sustancias qumicas. Su manipulacin requiere lavarse las manos al finalizar la prctica.

2. OBJETIVOS EL ALUMNO: 1. Demostrar de forma experimental la ley de la conservacin de la materia.

3. INTRODUCCIN A finales del siglo XVII y durante la mayor parte del siglo XVIII, la combustin y las reacciones asociadas con ella se explicaban en trminos de la teora del flogisto. Dicha teora fue totalmente rechazada por el qumico francs Joseph Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Lavoisier demostr que cuando una sustancia arde, los productos de sta pesan ms que la sustancia original; esto demostraba que en la reaccin qumica intervena una parte del aire. Los trabajos de Lavoisier se caracterizan por su modalidad sistemticamente cuantitativa: hizo un uso constante de la balanza. El mtodo cuantitativo supone, necesariamente, la validez de la ley de la indestructibilidad de la materia. Lavoisier enunci esta ley en forma especfica de la forma siguiente: porque nada se crea en los procesos, sean estos naturales o artificiales, y puede tomarse como un axioma que en todo proceso existe igual cantidad de materia antes y despus del mismo, permaneciendo constantes la cantidad y naturaleza de los principios que intervienen, siendo todo lo que sucede, slo cambios y modificaciones. Toda la tcnica de las experiencias de qumica se funda en este principio: debemos tener siempre un balance o igualdad exacta entre los principios que constituyen el cuerpo en examen y los que forman los productos del anlisis mismo.

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Un fenmeno interesante en la naturaleza, que demuestra dicha ley, es cuando sucede la formacin de un precipitado a partir de la combinacin de dos disoluciones acuosas que contienen cationes y aniones, lo que se conoce como reacciones de precipitacin, aun cuando existe la formacin de un slido, la cantidad de materia en los reactivos debe de conservarse en los productos.

4. MATERIAL Y EQUIPO a) 1 balanza semianaltica. b) 1 parrilla con agitacin y calentamiento. c) 1 matraz de Erlenmeyer de 250 ml. d) 1 globo del nmero 12. e) 1 probeta de vidrio de 100 ml. f) 2 vasos de precipitados de 30 ml. g) 1 vaso de precipitados de 250 ml. h) 1 esptula con mango de madera. i) 2 tubos de ensayo de 10 [cm] de largo (nmero 45048. Kimax). j) 1 pinzas para tubo de ensayo. k) 1 varilla de vidrio. l) 1 agitador magntico. m) 1 termmetro. n) 1 gradilla. o) 1 lupa.

5. REACTIVOS 1) Bicarbonato de sodio, NaHCO3. 2) cido clorhdrico, HCl, 3.7% m/v. 3) Disolucin de yoduro de potasio, KI, 0.33% m/v. 4) Disolucin de nitrato de plomo, Pb(NO3)2, 0.33% m/v.

6. DESARROLLO ACTIVIDAD 1. El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y explicar los cuidados que deben tenerse en el manejo de las sustancias qumicas que se emplearn. ACTIVIDAD 2. Reaccin qumica con formacin de un precipitado. 1. En un vaso de precipitado de 250 [ml] coloque 200 [ml] de agua de la llave, coloque el agitador magntico al interior y site el vaso en la parrilla de calentamiento, ajuste la perilla en la posicin 4 para obtener un bao de agua caliente. NOTA: Procure que el agua hierva ligeramente.

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2. Para llevar a cabo la reaccin qumica siguiente:

Pb(NO3)2(ac) + 2 KI(ac) PbI2(s) + 2 KNO3(ac)

En un tubo de ensayo coloque aproximadamente 2 [ml] de disolucin de nitrato de plomo (Pb(NO3)2) y etiqutelo con la frmula del compuesto. En otro tubo de ensayo coloque aproximadamente 2 [ml] de disolucin de yoduro de potasio (KI) y etiqutelo con la frmula del compuesto.

3. Coloque ambos tubos en un vaso de precipitados y determine la masa (m1) del sistema completo (ambos tubos de ensayo con disoluciones y vaso de precipitados).

4. Al tubo de la disolucin de Pb(NO3)2 agrguele la disolucin de KI, anote sus observaciones, vuelva a determinar la masa del sistema completo (m2), antela en la tabla 1 y compltela. ACTIVIDAD 3. Cristalizacin

1. Con ayuda de las pinzas, introduzca el tubo de ensayo en el bao agua caliente, agite ligeramente con movimientos circulares el tubo dentro del bao y observe.

2. Introduzca el termmetro sin tocar las paredes del tubo de ensayo y cuando el precipitado se haya disuelto por completo, registre la temperatura a la que disuelve (Ts) en la tabla 2. Retire el tubo de ensayo del bao y seque por fuera el tubo.

3. En un vaso de precipitados, a manera de contenedor, introduzca el tubo de ensayo con la disolucin anterior, colquelo sobre la balanza y registre su masa (m3) en la tabla 2.

4. Sin retirar de la balanza, observe y espere a que aparezca el precipitado de nuevo, cuando deje de percibir la formacin del precipitado registre la masa (m4) en la tabla 2 y compltela.

5. Con los datos obtenidos, complete las tablas siguientes:

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Tabla 1

m1 [g]

m2 [g]

Se demuestra LCM? Observaciones

Pb(NO3)2(ac) + 2 KI(ac) PbI2(s) + 2 KNO3(ac)

Tabla 2

Ts [C] m3 [g]

m4 [g]

Se demuestra LCM? Observaciones

Precipitado

ACTIVIDAD 4. Complete la tabla siguiente, con las relaciones estequiomtricas.

Tabla 3

Pb(NO3)2(ac) + 2 KI(ac) PbI2(s) + 2 KNO3(ac)

Masa molecular [g/mol] Relacin en mol

Relacin en masa [g] LCM [g]

ACTIVIDAD 5. Reaccin qumica con desprendimiento de un gas. 1. Coloque en el matraz de Erlenmeyer 20 ml de HCl al 3.7% empleando la probeta. 2. En el vaso de precipitados pese 1.0 g de NaHCO3 y posteriormente, con mucho cuidado,

vierta el bicarbonato en el interior del globo, cuidando de que no quede en el vaso o se derrame.

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3. Ajuste el globo a la boca del matraz teniendo cuidado de que no caiga dentro del matraz el NaHCO3. Coloque el sistema as dispuesto en la balanza y pselo. El valor obtenido ser m1. La figura siguiente muestra un esquema del dispositivo experimental.

4. Sin retirar el sistema de la balanza, permita que caiga el NaHCO3 en el matraz. Una vez terminada la reaccin (cuando ya no se observe desprendimiento de gas), pese nuevamente el sistema. El valor obtenido ser m2.

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5. Para verificar que se demuestra la ley de la conservacin de la materia, compare los valores

m1 y m2. ACTIVIDAD 6. Considere la reaccin que se lleva a cabo en el interior del sistema y complete la tabla siguiente:

Tabla 4

Reaccin:

Matraz con: Globo con m1 [g] m2 [g]

Se demuestra la LCM? Argumente su respuesta

20 [ml] de HCl al 3.7 [%]

1.0 [g] de NaHCO3

7. BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. 12a ed., La Ciencia

Central;PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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CUESTIONARIO PREVIO LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MATERIA Y SOLUBILIDAD

1. Enuncie las leyes ponderales.

2. Defina estequiometra.

3. Cmo se calcula la fuerza de flotacin que un fluido ejerce sobre un cuerpo sumergido en

l?

4. En qu consisten las relaciones estequiomtricas?

5. Complete la siguiente reaccin qumica siguiente y balancela: NaOH + H2S

6. Mencione los tipos de reacciones qumicas que existen.

7. Qu es solubilidad?

8. Cmo afecta la temperatura a la solubilidad?

BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. 12a ed., La Ciencia Central;

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Prctica 4 PREPARACIN Y

CONDUCTIVIDAD DE DISOLUCIONES

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1.SEGURIDAD EN LA EJECUCIN Peligro o fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio. Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Sustancias qumicas. Su manipulacin requiere lavarse las manos al finalizar la prctica.

2. OBJETIVOS EL ALUMNO: 1. Preparar disoluciones de diferentes concentraciones mediante el manejo del material

adecuado. 2. Medir la conductividad de las disoluciones preparadas utilizando el equipo conveniente. 3. Clasificar los solutos empleados como electrlitos fuertes, dbiles o no electrlitos. 4. Comprender la relacin que hay entre la concentracin de un electrlito y su

conductividad.

3. INTRODUCCIN Cuando los reactivos estn en la fase lquida es relativamente fcil el control de las reacciones qumicas. Si las sustancias de inters existen en la fase slida o en la gaseosa se procura incorporarlas a la fase lquida, mezclndolas con otra sustancia que se encuentre en esta fase; por tal razn, se introduce el concepto de disolucin. Una disolucin es una mezcla homognea de dos o ms sustancias. Frecuentemente, las disoluciones consisten en una sustancia, el soluto, disuelto en otra sustancia, el disolvente, que por lo general es agua. La concentracin de las disoluciones se expresa en funcin de la cantidad de soluto disuelto en una masa o volumen determinado de disolucin o de disolvente; por lo que, existen varias formas de expresar la concentracin. Algunas unidades de concentracin comnmente empleadas son la molaridad, la normalidad, la molalidad y los porcentajes en masa o en volumen. Se sabe que una disolucin que contenga un electrlito, ser capaz de transportar la corriente elctrica. A este fenmeno se le llama conduccin electroltica. Los iones del electrlito deben moverse libremente para que se presente la conduccin electroltica. La naturaleza inica de un compuesto puede determinarse experimentalmente observando qu tan eficazmente transporta la corriente elctrica una disolucin acuosa del mismo. Ahora bien, las propiedades de los compuestos inicos y covalentes reflejan la manera en que los tomos interactan entre s. Una de estas propiedades es la conductividad electroltica de los compuestos en disolucin acuosa, la cual se estimar con cada una de

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las disoluciones que el estudiante prepare. Adems se observar la influencia de la concentracin de las disoluciones en la conductividad.

4. EQUIPO Y MATERIAL a) 2 matraces volumtricos de 100 ml. b) 1 matraz volumtrico de 50 ml. c) 1 matraz volumtrico de 25 ml. d) 4 vasos de precipitados de 100 ml. e) 1 vaso de precipitados de 30 [ml] f) 1 pipeta volumtrica de 10 ml. g) 1 embudo de vidrio de filtracin rpida h) 1 piseta. i) 1 esptula. j) 1 conductmetro. k) 1 propipeta. l) 1 balanza semianaltica.

5. REACTIVOS 1) Agua destilada. 2) Acetato de sodio, CH3COONa. 3) Bicarbonato de sodio, NaHCO3. 4) Nitrato de potasio, KNO3. 5) Sulfato de magnesio heptahidratado, MgSO4.7H2O. 6) Sulfato de cobre (II) pentahidratado, CuSO45H2O. 7) Sacarosa, C12H22O11.

6. DESARROLLO ACTIVIDAD 1 El profesor verificar que los estudiantes posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y dar las recomendaciones necesarias para el manejo del material, equipo y sustancias qumicas que se utilizarn. ACTIVIDAD 2 Prepare cuatro disoluciones de diferentes concentraciones, utilizando el soluto asignado por el profesor, de acuerdo con las indicaciones siguientes: Preparacin de la disolucin madre 1. Calcule la cantidad necesaria, en gramos del soluto, para preparar 100 [ml] de una

disolucin 0.05 [M]. 2. Pese con cuidado en un vaso de precipitados, los gramos del soluto calculado en el paso

anterior y disulvalo en 50 [ml] de agua destilada.

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3. Trasvase la disolucin a un matraz volumtrico de 100 ml, mediante un embudo y lave al menos tres veces el vaso y el embudo auxilindose de una piseta. Asegrese de no dejar nada de reactivo en el vaso de precipitados.

4. Complete con agua hasta la marca del aforo; tape el matraz y mezcle perfectamente la disolucin. La disolucin as preparada es la disolucin madre.

5. Trasvase la disolucin a un vaso de precipitados previamente etiquetado.

ACTIVIDAD 3 1. De la disolucin madre tome 10 ml con la pipeta volumtrica y virtalos en el otro matraz

volumtrico de 100 ml.

2. Complete con agua hasta la marca del aforo y mezcle perfectamente la disolucin. La disolucin as preparada es la disolucin 1.

3. Repita los pasos 1 y 2 empleando matraces volumtricos de las capacidades siguientes: 50 y 25 ml, las disoluciones as preparadas son las disoluciones 2 y 3 respectivamente.

4. Vierta cada una de las cuatro disoluciones preparadas en esta actividad en vasos de precipitados etiquetados. Tenga mucho cuidado de no mezclar las disoluciones, ya que se produciran resultados errneos.

ACTIVIDAD 4 Toma de lecturas 1. La verificacin del conductmetro la realizar el personal autorizado.

2. El alumno llevar al cabo los pasos siguientes:

a) Determinar la conductividad de la disolucin ms diluida a la ms concentrada.

b) Sin encender el conductmetro, sumergir el electrodo en la disolucin y lo mover para desalojar las burbujas de aire que hayan quedado atrapadas, procurando que el nivel del lquido se encuentre arriba de los orificios y posteriormente encender el equipo.

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c) Seleccionar la escala adecuada siguiendo las instrucciones del profesor, tomar la lectura de conductividad en S/cm y registrar sus resultados en la tabla 1. En el conductmetro CONDUCTRONIC (mostrado en la imagen anterior) la lectura es directa en las escalas de 200 y 2K, pero en la escala de 20K, debe multiplicar el valor que indique la pantalla por 1000. En el conductmetro LEYBOLD DIDACTIC la lectura en la escala de 200 [S] es directa, pero en las escalas de 2 [S] y 20 [S] debe multiplicar el valor que indique la pantalla por 1000.

d) Despus de cada medicin apagar el equipo antes de retirar el electrodo de la

disolucin y al finalizar todas las mediciones enjuagar el electrodo con agua destilada.

NOTA: El profesor deber asignar un soluto a cada brigada, para que posteriormente se intercambien resultados para llenar la tabla siguiente:

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Tabla 1

Concentracin [M] Conductividad [S/cm]

Disolucin 1 100 [ml]

Disolucin 2 50 [ml]

Disolucin 3 25 [ml]

Disolucin Madre

CH3COONa

NaHCO3

KNO3

MgSO47H2O

CuSO45H2O

C12H22O11

ACTIVIDAD 5 1. Con los datos de la tabla 1, trace una grfica de la conductividad Scm-1 (ordenadas)

en funcin de la concentracin molar [M] (abscisas) para cada uno de los solutos.

2. Cul es el comportamiento observado de la conductividad respecto a la concentracin? Establezca los modelos matemticos correspondientes a cada soluto de la grfica obtenida en el punto anterior.

3. Con base en el modelo matemtico obtenido para el soluto asignado por el profesor,

infiera lo siguiente: a) Si se toman 10 [ml] de la disolucin madre y se lleva a un volumen de 250 [ml]:

i. Cul ser la conductividad de la disolucin preparada? ii. Cuntos gramos de soluto hay en la disolucin preparada?

b) Qu cantidad de soluto se debe de emplear para preparar una disolucin de 100

[ml] que presente una conductividad de 16500 Scm-1? Ser posible realizarlo experimentalmente? Explique su respuesta.

7. BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, E. C.; Qumica; Iberoamericana; Mxico, 1983. 2. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., McGraw-Hill; Mxico, 2013. 3. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed.,

PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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CUESTIONARIO PREVIO PREPARACIN Y CONDUCTIVIDAD DE DISOLUCIONES

1. Defina molaridad. 2. Cmo influye el agua de hidratacin presente en algunos slidos en la preparacin de las

disoluciones? 3. Cmo afecta la pureza del reactivo qumico en la preparacin de las disoluciones? 4. Defina enlace qumico. 5. Qu caractersticas qumicas presentan los compuestos que poseen enlace inico y

enlace covalente? 6. Investigue los trminos siguientes: electrlito fuerte, electrlito dbil, no electrlito y

conduccin electroltica. 7. Investigue de qu parmetros depende la resistencia elctrica. 8. Investigue las unidades, en el S.I., de la resistencia elctrica y de su inversa, la

conductividad elctrica. 9. Qu sucede con la conductividad del agua destilada si se le agregan unas gotas de cido

sulfrico? 10. El agua de la llave conduce la electricidad? Explique. BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, E. C.; Qumica; Iberoamericana; Mxico, 1983. 2. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., McGraw-Hill; Mxico, 2013. 3. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed.,

PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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Prctica 5

CLCULO DEL RENDIMIENTO PORCENTUAL DE UNA REACCIN

QUMICA

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio. Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Parrilla elctrica. Si no se usa con precaucin, puede provocar quemaduras en la piel.

3 Termmetro.

La densidad del mercurio puede romper la ampolla donde est contenido. La manipulacin inapropiada puede romper el instrumento, lo que genera fragmentos punzo-cortantes e intoxicacin.

4 Sustancias qumicas.

Su manipulacin requiere lavarse las manos al finalizar la prctica, debido a que algunas sustancias qumicas son corrosivas. En caso de algn derrame, avise inmediatamente al profesor.

5 Jeringa.

Su manipulacin requiere el uso de guantes y lentes de seguridad, ya que contiene cido clorhdrico. Debe manipularse de manera cuidadosa ya que tiene una aguja.

2. OBJETIVOS

EL ALUMNO: 1. Conocer las relaciones estequiomtricas que existen entre reactivos y productos en una

reaccin qumica. 2. Comprender el concepto de reactivo limitante y reactivo en exceso en una reaccin

qumica. 3. Calcular las cantidades de reactivos que reaccionaron para producir una determinada

cantidad de producto. 4. Determinar el rendimiento porcentual de una reaccin qumica.

3. INTRODUCCIN

En una gran cantidad de procesos qumicos industriales es muy importante conocer la cantidad real de productos obtenidos, as como la cantidad terica que se podra obtener a partir de cierta cantidad de reactivos. La estequiometra es una parte de la qumica que se encarga del estudio de ste y otros aspectos. Cuando se efecta una reaccin, los reactivos comnmente no estn presentes en las cantidades estequiomtricas, esto es, en las proporciones indicadas en la ecuacin qumica balanceada. El reactivo que se encuentra en menor cantidad estequiomtrica se llama

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reactivo limitante y es el que limita la cantidad mxima de producto que se puede obtener ya que, cuando se acaba este reactivo, no se puede formar ms producto. Los otros reactivos, presentes en cantidades mayores que aquellas requeridas para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante presente, se llaman reactivos en exceso. El rendimiento porcentual describe la proporcin del rendimiento real con respecto al rendimiento terico y se define como:

x100terico oRendimient

real oRendimientporcentual oRendimient

4. MATERIAL

a) 1 balanza semianaltica. b) 1 probeta de 100 [ml]. c) 1 tubo de ensayo con tapn de hule. d) 2 soportes universales. e) 1 anillo metlico. f) 1 pinza de tres dedos con sujetador. g) 1 jeringa de plstico de 3 [ml] con aguja. h) 1 manguera de hule. i) 1 recipiente de plstico. j) 1 tubo de vidrio de 5 [mm] de dimetro interno. k) 2 vasos de precipitados de 100 [ml]. l) 1 parrilla con agitacin. m) 1 agitador magntico. n) 1 piseta. o) 1 esptula con mango de madera. p) 1 termmetro de -10 a 120 [C]

5. REACTIVOS 1) Cinc metlico granular, Zn. 2) Disolucin comercial al 37.6 [%] en masa de cido clorhdrico, HCl, y densidad de 1.19

[g/cm3]. 3) Sulfato de cobre pentahidratado, CuSO45H2O. 4) Agua destilada.

6. DESARROLLO ACTIVIDAD 1. El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y explicar los cuidados que deben tenerse en el manejo de las sustancias qumicas que se emplearn.

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ACTIVIDAD 2 1. Para llevar a cabo la reaccin qumica siguiente:

CuSO4(ac) + Zn(s) ZnSO4(ac) + Cu(s) En un vaso de precipitados de 100 [ml], previamente pesado (peso del vaso = m1) coloque 1.5 [g] de CuSO45H2O, adicione 40 [ml] de agua destilada, coloque el agitador magntico y ponga en agitacin. Evite que se salpiquen las paredes del vaso.

2. Agregue, a la disolucin anterior, 0.3 [g] de cinc granular y contine con la agitacin por

espacio de 5 [minutos], al cabo de los cuales ya habr reaccionado todo el cinc. Retire el agitador magntico y anote sus observaciones.

3. Espere a que sedimente todo el cobre y decante el lquido, evitando en la medida de lo

posible la prdida de cobre. 4. Para lavar el cobre obtenido, adicione aproximadamente 10 [ml] de agua destilada con

la piseta, agite y espere a que sedimente el cobre para decantar el lquido. Repita esta operacin dos veces.

5. El cobre ya lavado que qued en el vaso de precipitados, se seca por evaporacin en

la parrilla. NOTA: La evaporacin debe ser con ligero calentamiento para evitar la ebullicin del lquido y la oxidacin del cobre.

6. Una vez que se tiene el cobre completamente seco, se deja enfriar y se pesa junto con

el vaso (m2). La cantidad de cobre producido se determina por diferencia de masas (mCu = m2 - m1).

7. Determine, para la reaccin entre el sulfato de cobre y el cinc:

a) El reactivo limitante b) El rendimiento terico c) El rendimiento experimental d) El rendimiento porcentual

ACTIVIDAD 3. 1. Para llevar a cabo la reaccin qumica siguiente:

Zn(s) + 2HCl(ac) H2(g) + ZnCl2(ac) Coloque en el tubo de ensayo 0.10 [g] de cinc metlico y adapte el tapn que tiene insertada la manguera de hule. Introduzca la manguera de hule en una probeta llena con agua e invertida en un recipiente que tambin contiene agua (observe la figura siguiente). Evite que el interior de la probeta quede con aire.

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2. Adicione 0.5 [ml] de la disolucin comercial de cido clorhdrico al tubo de ensayo,

utilizando para tal fin una jeringa, con la cual perforar el tapn de hule para adicionar el cido.

3. Mida y anote el volumen de hidrgeno gaseoso recolectado en la probeta. 4. Calcule el volumen del hidrgeno gaseoso con base en la ley de los gases ideales y

determine: a) El reactivo limitante. b) El rendimiento terico. c) El rendimiento experimental o real. d) El rendimiento porcentual.

7. BIBLIOGRAFA 1. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 2. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 3. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed.,

PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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CUESTIONARIO PREVIO CLCULO DEL RENDIMIENTO PORCENTUAL DE UNA REACCIN QUMICA

1. Balancee las ecuaciones qumicas siguientes:

Ca(OH)2 + H3PO4 Ca3(PO4)2 + H2O

Cr2O3 + Cl2 + C CrCl3 + CO 2. Establezca las relaciones estequiomtricas en gramos, en moles y en entidades

fundamentales para las reacciones anteriores, y demuestre que se cumple la ley de la conservacin de la masa.

3. Cmo determina cul es el reactivo limitante en una reaccin qumica? D un ejemplo. BIBLIOGRAFA 1. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 2. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 3. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed.,

PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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Prctica 6 TITULACIN CIDO-BASE

DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE CIDO

ACTICO EN EL VINAGRE

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o Fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio. Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Parrilla elctrica. Si no se usa con precaucin, puede provocar quemaduras en la piel.

3 Medidor de pH. Evite daar el electrodo golpendolo, ya que puede romperse.

4 Manejo de reactivos qumicos. Su manipulacin requiere lavarse las manos al finalizar la prctica.

2. OBJETIVOS EL ALUMNO: 1. Conocer y utilizar el mtodo volumtrico para realizar una titulacin cido-base. 2. Determinar el punto de equivalencia de una reaccin qumica empleando una

disolucin indicadora y un medidor de pH. 3. Titular una muestra que contiene cido actico y trazar la curva de titulacin para

determinar el punto de equivalencia. 4. Determinar el contenido de cido actico en un producto comercial (vinagre).

3. INTRODUCCIN La tcnica de titulacin cido-base consiste en emplear un cido de concentracin conocida para valorar una base de concentracin desconocida o viceversa. Para determinar el punto final (punto de equivalencia) de la reaccin qumica entre el cido y la base, se puede emplear una disolucin indicadora o un medidor de pH. El valor de pH del punto de equivalencia va a depender de la naturaleza de la disolucin titulante, si es una base o un cido fuerte o dbil, y de la naturaleza de la muestra a titular, si es una base o un cido fuerte o dbil. Por ejemplo, cuando se emplea como disolucin titulante una base fuerte para valorar un cido dbil, el punto de equivalencia se encontrar arriba de un pH de 7. Sin embargo, cuando se emplea un cido fuerte para valorar una base dbil, el punto de equivalencia se encontrar abajo de un pH de 7.

El vinagre comercial es una disolucin acuosa de cido actico, aproximadamente al 5 [%] masa/volumen. En esta prctica se trabajar con una muestra de vinagre blanco comercial.

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4. MATERIAL Y EQUIPO a) 1 soporte con varilla. b) 1 pinza doble para bureta. c) 1 bureta de vidrio de 50 [ml]. d) 4 vasos de precipitados de 100 [ml]. e) 1 pipeta volumtrica de 3 [ml]. f) 1 probeta de vidrio de 100 [ml]. g) 1 embudo de vidrio de tallo corto. h) 1 propipeta. i) 1 medidor de pH. j) 1 parrilla de agitacin. k) 1 agitador magntico.

5. REACTIVOS 1) Agua destilada. 2) Fenolftalena. 3) Hidrxido de sodio 0.1 [M]. 4) Vinagre comercial.

6. DESARROLLO ACTIVIDAD 1 1. El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para

realizar la prctica y para el uso adecuado de los reactivos qumicos que se emplearn.

ACTIVIDAD 2 1. Compruebe que la llave de la bureta est cerrada y, empleando un vaso de precipitados de

100 [ml] con disolucin de hidrxido de sodio 0.1 [M] (disolucin titulante), llene la bureta (cuidando de no derramar la disolucin). Posteriormente, coloque la bureta en la pinza y elimine las burbujas de la punta abriendo la llave. Finalmente afore hasta 50 [ml] con ms disolucin titulante.

2. Empleando la pipeta volumtrica y la propipeta (nunca succione con la boca) mida 3 [ml]

de vinagre y virtalos en un vaso de precipitados de 100 [ml].

3. Mida en la probeta 25 [ml] de agua destilada y virtalos dentro del vaso de precipitados que contiene la muestra, y adicione 4 gotas de disolucin de fenolftalena.

4. Sin encender el medidor de pH, retire el tapn de hule de la celda del electrodo e introduzca la celda del medidor de pH en la disolucin, procurando que la punta del electrodo quede

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completamente sumergida dentro del lquido. Agite ligeramente el electrodo para desalojar las burbujas de aire que hayan quedado retenidas en la punta; posteriormente, encienda el medidor de pH girando la perilla a la escala de pH.

NOTA: Evite golpear la celda con las paredes del vaso, ya que podra ocasionarle un dao irreparable

5. Coloque el vaso debajo de la punta de la bureta; de tal forma, que el dispositivo quede dispuesto como se muestra en la figura siguiente:

6. Ponga en agitacin el contenido del vaso y adicione 0.5 [ml] de la disolucin titulante abriendo la llave de la bureta, anote la lectura de pH que indique el aparato y verifique si se presenta algn cambio de coloracin en la disolucin. NOTA: Evite que el agitador magntico golpee la celda del medidor de pH.

7. Contine adicionando disolucin estndar de 0.5 en 0.5 [ml] hasta un volumen total de 40 [ml], de la disolucin estndar, anotando en cada caso el pH de la disolucin y si hubo o

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no cambio de color. Una vez terminada la adicin, se saca el electrodo de la disolucin y se enjuaga con agua destilada.

8. Con los datos obtenidos complete la tabla siguiente:

Volumen de NaOH 0.1 [M] adicionado [ml]

pH Cambio de color (S/N)

0 0.5

.

.

. 40.0

9. El punto de equivalencia empleando el indicador se determinar cuando exista un cambio de coloracin permanente en la disolucin. Por otro lado, el punto de equivalencia empleando el medidor de pH se determinar elaborando las grficas correspondientes.

10. Con el valor obtenido de las grficas, para el punto de equivalencia, realice los clculos pertinentes para determinar el contenido de cido actico en la muestra.

11. Para titular otra muestra de vinagre, repita los pasos del 1 al 8

NOTA: En el apndice de esta prctica se encuentra el procedimiento para determinar de manera grfica el punto de equivalencia.

ACTIVIDAD 3 El profesor indicar cmo realizar los clculos para determinar la concentracin del cido actico en el vinagre comercial.

7. BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.;Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a 5. ed., PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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CUESTIONARIO PREVIO

TITULACIN CIDO-BASE.

1. Defina el concepto cido-base segn las teoras de: a) Arrhenius b) Bronsted-Lowry c) Lewis. Cite al menos una sustancia que ejemplifique cada teora.

2. Qu es el punto de equivalencia en una titulacin?

3. Qu es una sustancia indicadora y cul es el papel que desempea en una titulacin? Cite dos ejemplos.

4. En qu consiste

a) El mtodo de titulacin utilizando disolucin indicadora?. b) El mtodo de titulacin utilizando un medidor de pH?

5. Si se emplearon 20 [cm3] de una disolucin de hidrxido de sodio 0.25 [M] para neutralizar cierta cantidad de vinagre, cuntos [cm3] de vinagre se neutralizaron si el proveedor especfica que contiene 5 [%] masa/volumen de cido actico?

6. Cul es el volumen de disolucin de hidrxido de potasio 0.5 [M] que se necesita para neutralizar completamente cada una de las muestras siguientes?: a) 10 [cm3] de disolucin de cido clorhdrico 0.3 [M]. b) 10 [cm3] de disolucin de cido sulfrico 0.2 [M]. c) 15 [cm3] de disolucin de cido fosfrico 0.25 [M].

BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.;Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a

ed., PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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APNDICE

El punto de equivalencia en una titulacin cido-base se presenta cuando el nmero de equivalentes del cido es igual al nmero de equivalentes de la base en la mezcla de reaccin. El progreso de la titulacin puede seguirse con un potencimetro, que es un instrumento que permite conocer directamente el pH de una disolucin. Cuando se titula un cido fuerte con una base fuerte, el punto de equivalencia ocurre en un pH de 7. Cuando se titula un cido dbil con una base fuerte el punto de equivalencia se encontrara arriba de pH 7, aproximadamente entre 8 y 10. Finalmente, para una titulacin de un cido fuerte con una base dbil, el punto de equivalencia se presentar entre un pH de 4 a 6.

En esta prctica, se lleva al cabo la titulacin de un cido dbil (cido actico), con una base fuerte (hidrxido de sodio). El pH inicial es menor que 7 y conforme la base se adiciona, todos los de la base reaccionan con los del cido, provocando que se disocien ms molculas del cido dbil, por lo que el pH se incrementar lentamente, ya que hay una concentracin muy baja de iones en la disolucin. Dado que los moles adicionados de la base se van incrementando y reaccionando con los moles de cido inicialmente presentes, se tiene que adiciones pequeas de la base causan cambios grandes en el pH, por lo que la curva de titulacin aparece casi vertical cerca del punto de equivalencia.

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Cuando todo el cido ha reaccionado, la adicin de ms base incrementa el pH hasta que no se presentan cambios notorios en el mismo, con la adicin de ms base.

El mtodo para localizar el punto equivalente en forma grfica, es el siguente:

1. Se obtiene la curva de titulacin como se muestra en la figura 1. 2. Se trazan dos rectas que toquen la mayora de los puntos de las porciones planas

de la curva de titulacin, rectas A y B (vea figura 2). Note que esas rectas no son necesariamente paralelas entre s.

3. Se dibuja un segmente C, perpendicular a la recta A y un segmento D, perpendicular a la recta B, como se muestra en la figura 2. Esos dos segmentos no son necesariamente paralelos entre si.

4. Se traza en segmento E, que una los puntos medios de los segmentos C y D. 5. El punto en el cual se interceptan el segmento E y la curva de titulacion es el punto

de equivalencia. 6. El volumen del punto de equivalencia se encuentra trazando un segmento F,

perpendicular al eje X y que pase por el punto de interseccion entre la curva de titulacion y el segmento E, como se muestra en la figura 2. El volumen del punto de equivalencia se lee directamente.

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Prctica 7

CINTICA QUMICA

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o Fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio. Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Parrilla elctrica. Utilizar el calentamiento puede provocar errores de experimentacin.

3 Manejo de reactivos qumicos. Su manejo requiere lavado de las manos al tener contacto con ellos.

2. OBJETIVOS

EL ALUMNO 1. Comprender la influencia de la concentracin en la velocidad de una reaccin qumica. 2. Determinar el valor experimental del orden de la reaccin qumica con respecto a cada

reactivo. 3. Determinar el valor experimental del orden total de una reaccin qumica. 4. Determinar el valor experimental de la constante aparente de velocidad de una reaccin

qumica por el mtodo diferencial.

3. INTRODUCCIN La cintica qumica es el rea de la Qumica que estudia la velocidad de las reacciones y de los mecanismos por los cuales ocurren. La velocidad de reaccin se determina midiendo el valor de cualquier propiedad adecuada que pueda relacionarse con la composicin del sistema como una funcin del tiempo. La velocidad de reaccin depende de factores como la concentracin de las especies qumicas, la temperatura, la presin, y de la presencia de un catalizador o inhibidor. Con las mediciones del cambio de concentracin de reactivos o de productos en funcin del tiempo se puede obtener una expresin matemtica que relaciona la velocidad de una reaccin y la concentracin de los reactivos. Por ejemplo, para la reaccin general siguiente:

aA + bB cC + Dd

Su ecuacin de velocidad se representa:

En la ecuacin k es una constante de proporcionalidad que indica que la velocidad es directamente proporcional a las concentraciones de reactivos, elevadas a los exponentes x y y. A la constante k, se le denomina la constante de velocidad de reaccin y es distinta para cada reaccin qumica. Los exponentes x y y indican la relacin entre la velocidad de la reaccin y la concentracin de los reactivos A y B, el valor de estos exponentes se determinan experimentalmente ya que no son necesariamente los coeficientes estequiomtricos de la ecuacin qumica balanceada, al sumar ambos exponentes tenemos

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el orden total de reaccin. Ejemplos de reacciones que dependen del tiempo son: la transferencia de masa de un gas en agua, la disolucin del oxgeno del aire en lagos y corrientes hasta el arrastre del dixido de carbono de agua subterrnea tratada por mtodos qumicos.

4. EQUIPO Y MATERIAL a) 3 pipetas volumtricas de 10 [ml]. b) 1 parrilla de agitacin. c) 5 agitador magntico. d) 3 pipetas volumtricas de 5 [ml]. e) 1 propipeta. f) 7 vasos de precipitados de 50 [ml]. g) 1 vaso de precipitados de 100 [ml]. h) 1 cronmetro. i) 1 probeta de vidrio de 10 [ml].

5. REACTIVOS 1) Disolucin de cido clorhdrico, HCl, 3 [M] y 0.3 [M]. 2) Disolucin de tiosulfato de sodio, Na2S2O3, 0.15 [M] y 1.5 [M]. 3) Agua destilada.

6. DESARROLLO

ACTIVIDAD 1. El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y explicar los cuidados que deben tenerse en el manejo de las sustancias qumicas que se emplearn. ACTIVIDAD 2. La reaccin que se realizar es la descomposicin del tiosulfato de sodio en medio cido:

Na2S2O3 + 2HCl 2NaCl + SO2 + S + H2O

Seguiremos el avance de esta reaccin mediante la turbidez generada en el vaso de precipitados por la aparicin del azufre elemental, como un slido blanco-amarillento que forma una suspensin con el agua. 1. Etiquete del 1 al 5 los vasos de precipitado de 50 [ml]. 2. Coloque sobre la parrilla un papel blanco marcado en su centro una cruz trazada con

bolgrafo, despus coloque sobre el papel, el vaso precipitado con el agitador magntico, para llevar a cabo la agitacin de la disolucin.

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3. Para el ensayo 1, agregue la disolucin de tiosulfato de sodio 0.15 [M] en el vaso de precipitados segn la Tabla 1. Compruebe que la marca (cruz) sea visible en forma clara mirando desde arriba.

4. Adicione la cantidad de agua indicada en la tabla 1 y ponga en agitacin el contenido del

vaso de precipitados. 5. Con ayuda de la probeta, agregue 5 [ml] de la disolucin de cido clorhdrico 3 [M], que

es el reactivo que se encuentra en exceso. Contine con la agitacin en el vaso de precipitados. Tome el tiempo desde el momento de la adicin del cido clorhdrico hasta que la marca (cruz) deje de verse por completo. Registre el tiempo transcurrido.

6. Repita el experimento para completar la Tabla 1.

Tabla 1 Variaciones en la concentracin de tiosulfato de sodio.

Ensayo Na2S2O3 0.15[M] [ml]

Agua [ml]

HCl 3 [M] [ml]

Tiempo [s]

1 25 0 5 2 20 5 5 3 15 10 5 4 10 15 5 5 5 20 5

ACTIVIDAD 3 1. Repita el experimento, mantenimiento constante la concentracin de tiosulfato de sodio

1.5 [M] pero variando la concentracin del cido clorhdrico 0.3 [M], segn se indica en la tabla 2.

Tabla 2 Variaciones en la concentracin del cido clorhdrico.

Ensayo HCl 0.3 [M] [ml]

Agua [ml]

Na2S2O3 1.5[M] [ml]

Tiempo [s]

1 25 0 5 2 20 5 5 3 15 10 5 4 10 15 5 5 5 20 5

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ACTIVIDAD 4 1. Realice los clculos necesarios para determinar la concentracin de HCl y tiosulfato de

sodio que se utilizan en este experimento para llenar la tabla 3 y 4. 2. Con base en los datos de la tabla 1 estime la velocidad como la inversa del tiempo (v =

1/tiempo [s]) para cada concentracin de tiosulfato de sodio y completa la tabla 3.

Tabla 3

Ensayo Concentracin de

Na2S2O3 en la mezcla [M]

Velocidad 1/[s] log Na2S2O3 log v

1 2 3 4 5

3. Represente en una grfica, usando las escalas apropiadas, el logaritmo decimal de la

velocidad en funcin del logaritmo decimal de la concentracin de tiosulfato de sodio. 4. Repita los pasos 1, 2 y 3 de esta actividad para los datos del cido clorhdrico y

complete la tabla 4. Tabla 4

Ensayo Concentracin de HCl en la mezcla

[M]

Velocidad 1/[s] log HCl log v

1 2 3 4 5

5. Para cada grfica, qu representa el valor de la pendiente y la ordenada al origen?

Explique.

7. BIBLIOGRAFA. 1. Mortimer, C.E.; "Qumica "; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. y Larena, A.; Qumica General; McGraw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., McGraw-Hill; Mxico, 2013.

Brown, T. et al.; Qumica. La Ciencia Central; 12a ed., PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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CUESTIONARIO PREVIO

DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD Y ORDEN DE UNA REACCIN.

1. Cmo se expresa la velocidad de una reaccin?

2. Cules son los factores que afectan la velocidad de una reaccin?

3. Cmo se determina experimentalmente la constante de una reaccin qumica?

4. Cmo se determina el orden de reaccin?

5. Enuncie la ley de la velocidad de una reaccin.

6. Qu es el orden de reaccin global?

BIBLIOGRAFA.

1. Mortimer, C.E.; "Qumica "; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J.B., y Larena, A; "Qumica"; Mc Graw-Hill; Mxico, 1990. 3. Chang, R; "Qumica", Mc Graw-Hill; Mxico, 1994. 4. Brown, T.L., LeMay, H. E. y Bursten,B.E; "Qumica. La Ciencia Central"; Prentice &

Hall; Mxico, 1991.

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Prctica 8 ELECTROQUMICA

ELECTRLISIS DE DISOLUCIONES ACUOSAS Y CONSTANTE DE

AVOGADRO

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1. SEGURIDAD EN LA EJECUCIN

Peligro o fuente de energa Riesgo asociado

1 Manejo de material de vidrio. Si es manipulado inadecuadamente puede romperse en fragmentos filosos.

2 Termmetro.

La densidad del mercurio puede romper la ampolla donde est contenido. La manipulacin inapropiada puede romper el instrumento, lo que genera fragmentos punzo-cortantes e intoxicacin.

3 Sustancias qumicas. Su manipulacin requiere lavarse las manos al finalizar la prctica.

2. OBJETIVOS EL ALUMNO: 1. Conocer el aparato de Hofmann para la electrlisis del agua. 2. Cuantificar la carga elctrica implicada en la electrlisis del agua, as como el volumen

de las sustancias producidas en los electrodos. 3. Determinar el rendimiento de la reaccin. 4. Determinar experimentalmente el valor del nmero de Avogadro.

3. INTRODUCCIN En la conduccin electroltica, la carga elctrica es transportada por iones, y no ocurrir a menos que los iones del electrlito puedan moverse libremente. La conduccin electroltica se da principalmente en las sales fundidas y en las disoluciones acuosas de electrlitos, al contrario de una reaccin redox espontnea, que da lugar a la conversin de energa qumica en energa elctrica. La electrlisis es un proceso en el cual la energa elctrica se utiliza para provocar una reaccin qumica que no es espontnea. El agua en condiciones normales (1 atm y 25 oC) no se disocia espontneamente para formar hidrgeno y oxgeno gaseosos, porque el cambio de energa libre estndar para la reaccin es una cantidad positiva y grande como se muestra en la reaccin siguiente: 2 H2O(l) 2 H2(g) + O2(g) Go = +474.4 kJ Sin embargo, esta reaccin puede inducirse al electrolizar el agua en un aparato para electrlisis de Hofmann. Este aparato consiste en dos electrodos hechos de un material poco reactivo, como el platino, sumergidos en agua. Cuando los electrodos se conectan a una fuente de energa elctrica, aparentemente no sucede nada, porque en el agua pura no existen los suficientes iones para transportar una cantidad apreciable de corriente elctrica (el agua pura contiene concentraciones de 1 x 10-7 M de iones H+ y 1 x 10-7 M de iones OH-).

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En el laboratorio de qumica puede llevarse al cabo la electrlisis de disoluciones de cido sulfrico, hidrxido de sodio, sulfato de potasio, cloruro de sodio, etc. En sta prctica se utilizar una disolucin de hidrxido de sodio para aumentar la concentracin de los iones OH-. Por otra parte, la cantidad de corriente involucrada en la electrlisis del agua permite determinar el valor de la constante de Avogadro a travs de la relacin que se establece entre el nmero de electrones involucrados en la electrlisis y el nmero de moles de electrones que oxidan a los iones OH- para producir oxgeno gaseoso.

4. EQUIPO Y MATERIAL a) Aparato de Hofmann constituido por los elementos siguientes:

i. Un soporte con varilla. ii. Una placa de sujecin con anillo metlico. iii. Un contenedor de vidrio de 250 ml con manguera de conexin. iv. Dos electrodos de platino. v. Dos buretas de vidrio de 50 ml con llave de tefln, unidas mediante un tubo de

vidrio. b) Una fuente de diferencia de potencial baja (PASCO SF-9584, 0-21 V DC). c) Un multmetro digital WAVETEK. d) Tres cables de conexin banana-banana. e) Un cronmetro. f) Termmetro de -10 [C] a 120 [C]

5. REACTIVOS 1) 250 ml de disolucin al 10 % m/m de hidrxido de sodio, NaOH.

6. DESARROLLO ACTIVIDAD 1. El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y explicar los cuidados que deben tenerse en el manejo del equipo. ACTIVIDAD 2. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR LA ELECTRLISIS DEL AGUA El procedimiento para llevar a cabo la electrlisis del agua comprende los puntos siguientes: Armado del aparato de Hofmann

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1. Atornille firmemente la varilla al soporte y sujete la placa de sujecin a la varilla. 2. Coloque el anillo metlico en la parte posterior de la placa de sujecin (atornille

firmemente). Posteriormente, embone primero la bureta izquierda en el sujetador izquierdo, verificando que la graduacin quede al frente.

3. Embone la bureta derecha en los sujetadores restantes, empezando por el sujetador

superior y suba las buretas lo necesario para poder colocar los electrodos, verificando que stos queden bien sujetos y lo ms verticalmente posible.

4. Conecte la manguera al contenedor y coloque ste en el anillo metlico. 5. Conecte el otro extremo de la manguera a la entrada que se encuentra entre las dos

buretas, de tal manera que la manguera pase por el frente de ellas. El sistema experimental constituido por el aparato de Hofmann, la fuente de diferencia de potencial baja, el multmetro y los cables de conexin, quedar dispuesto como se muestra en la figura siguiente.

6. Una vez armado el dispositivo experimental, adicione la disolucin de hidrxido de sodio

en el contenedor; al adicionar, cuide que las llaves de ambas buretas estn abiertas.

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7. Para llenar adecuadamente las buretas, suba el contenedor hasta que el nivel del lquido llegue al nivel de la llave. En ese momento cierre las llaves de las buretas.

Puesta a punto del dispositivo experimental 1. Compruebe que la fuente de poder se encuentre apagada, con la perilla en la lectura

mnima y oprimido el botn 0-24 V DC; posteriormente conecte la fuente. 2. Conecte los tres cables banana-banana como se muestra en la figura anterior. 3. Asegrese de que el multmetro se encuentre apagado y con todos los botones hacia

afuera. A continuacin, encienda el multmetro y la fuente. 4. Para tomar las lecturas de corriente en el multmetro debe oprimir los botones siguientes:

el cuarto de izquierda a derecha (selector de amperes), el tercero de derecha a izquierda (escala de lectura de 2 [A]) y el primero de izquierda a derecha (valor cuadrtico promedio).

Toma de lecturas 1. Con el cronmetro en mano empiece a medir el tiempo y ajuste lo ms rpidamente posible

la fuente a 20.0 V.

2. El sistema debe permanecer en funcionamiento continuo durante 3 minutos (180 [s]), anotando en la tabla 1 la primera y la ltima lectura de la corriente (I) que se observe en el multmetro. Para realizar los clculos que permitan determinar las cantidades tericas del producto obtenido, utilice el promedio de las lecturas anteriores.

3. Una vez transcurrido el tiempo deseado, apague la fuente.

4. Espere hasta que en el interior del aparato no se tengan burbujas; entonces, desmonte el contenedor de la disolucin y muvalo hasta que el nivel de la disolucin en el contenedor se encuentre a una altura intermedia entre el nivel del hidrgeno y el nivel del oxgeno; posteriormente, anote el valor de los mililitros de hidrgeno (VH2) y de oxgeno obtenidos (VO2).

Tabla 1 Tiempo [s] V [V] I [A] VH2 [ml] VO2 [ml]

0 20 0 0 180 20

Apagado del equipo

1. Ponga todos los botones del multmetro hacia afuera y desconctelo. Por otro lado, apague la fuente, desconctela y desconecte los cables banana-banana.

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2. Para mezclar la disolucin, abra las llaves de las buretas y sujetando con una mano el anillo metlico, destornllelo. Posteriormente, mezcle la disolucin con movimientos de ascenso y descenso del contenedor.

NOTA: En el apndice de sta prctica se encuentra el tratamiento terico para determinar la masa de sustancia producida en cada uno de los electrodos y el valor experimental del nmero de Avogadro.

7. BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central; 12a

ed., PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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CUESTIONARIO PREVIO ELECTROQUMICA

ELECTRLISIS DE DISOLUCIONES ACUOSAS Y CONSTANTE DE AVOGADRO

1. Diga en qu consiste:

a) Un proceso electroltico b) Un proceso electroqumico.

2. D dos aplicaciones cotidianas de cada uno de los procesos anteriores.

3. Enuncie las leyes de Faraday.

4. Qu es y para qu sirve el aparato de Hofmann?

5. Qu se entiende por una reaccin de xido reduccin?

6. Escriba las reacciones de oxidacin y de reduccin que se llevan a cabo en la electrlisis

de las sales fundidas siguientes:

a) Cloruro de sodio, NaCl. b) Bromuro de potasio, KBr. c) Cloruro urico, AuCl3.

BIBLIOGRAFA 1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1988. 3. Chang, R., Goldsby, Kenneth A.; Qumica; 11a ed., Mc Graw-Hill; Mxico, 2013. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central;

12aed., PEARSON EDUCACIN; Mxico, 2014.

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APNDICE ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LA ELECTRLISIS

El tratamiento cuantitativo de la electrlisis fue desarrollado por Faraday. l observ que la masa del producto formado (o reactivo consumido) en el electrodo era proporcional a la cantidad de electricidad empleada en la electrlisis. Por ejemplo: para las reacciones siguientes, se requieren 2 [mol] de electrones para producir 1 [mol] de Mg metlico y 3 [mol] de electrones para producir 1 [mol] de Al metlico. Mg 2e Mg2 Al 3e Al3 Por lo tanto se requieren (en el ctodo): 2 F para depositar 1 [mol] de Mg y, 3 F para depositar 1 [mol] de Al Donde F es el Faraday, cuyo valor corresponde aproximadamente a 96 484.484 C y representa la carga elctrica de 1 [mol] de electrones. En un experimento de electrlisis generalmente se mide la corriente, en A, que fluye por el sistema en un intervalo de tiempo dado. La relacin entre la carga elctrica, la corriente y el tiempo es:

1 C = (1 A) (1 s) Un coulomb es la cantidad de carga elctrica que pasa en cualquier punto del circuito en un segundo cuando la corriente es un amperio. DETERMINACIN DE LAS CANTIDADES DE MASA QUE SE PRODUCEN En el ejemplo siguiente se muestra cmo pueden realizarse los clculos de las cantidades de sustancias producidas en la electrlisis del agua. Cuando se hace pasar una corriente de 0.4 A durante 0.5 h a travs de una disolucin de hidrxido de sodio al 10.0 % m/m, se obtienen 120 cm3 de H2 gaseoso y 59 cm3 de O2 gaseoso medidos a 580 mm] Hg y 25 [oC]. Escriba las reacciones que se llevan a cabo en cada uno de los electrodos y calcule la cantidad de productos (en gramos) que se debi de formar en los electrodos. Resolucin: El proceso en el nodo es

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4eO2HO4OH (l)22(g)(ac) mientras que en el ctodo se tiene

(ac)2(g)(l)2 4OH2H4eO4H

La reaccin global est dada por:

nodo (oxidacin) 4eO2HO4OH (l)22(g)(ac)

ctodo (reduccin) (ac)2(g)(l)2 4OH2H4eO4H

reaccin global 2(g)2(g)(l)2 O2HO2H Las cantidades que se forman de H2 y de O2 gaseosos dependen del nmero de electrones que pasan a travs del sistema que, a su vez, depende de la corriente y el tiempo.

Carga C = 0.4 A 0.5 h 3600 s1 h

1 C1 As

=720 C Ya que 1 F = 96 484.484 C, y que se requieren 4 F para producir 2 [mol] de H2, la masa del H2 que se debi formar en el ctodo se calcula de la forma siguiente:

g H2 = 720 C 1 F96 484.484 C2 mol H2

4 F2 g H2

1 mol H2= 7.462310-3 g H2

La reaccin en el nodo indica que se produce 1 [mol] de O2 por cada 4 F. Por lo tanto, la masa que se debi formar de O2 es:

g O2 = 720 C 1 F96 484.484 C1 mol O2

4 F32 g O21 mol O2

= 59.6987x10-3 g O2

DETERMINACIN DEL NMERO DE AVOGADRO La expresin que se emplea para calcular el valor de la constante de Avogadro (NA) es la siguiente:

NA = # ene

donde: # e = cantidad de electrones empleados en el proceso ne = moles de electrones empleados en el proceso Para calcular la cantidad de electrones empleados en el proceso, se emplea la expresin siguiente:

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# e = X C

e

donde, X C es la cantidad de carga elctrica involucrada en el proceso y e es la carga elctrica fundamental. As, para este problema, se tiene:

# e = 720 C

1.6022x10-19 C4.4938x1021 electrones

Por otro lado, los moles de electrones empleados se calculan considerando al hidrgeno como un gas ideal y suponiendo que la presin a la que se encuentra es la presin ambiente; tal que se emplea la expresin siguiente:

nH2 = PCDMX Vexp

RTamb donde: nH2 = Moles de H2 PCDMX = Presin atmosfrica en la Ciudad de Mxico, en [atm]. Vexp = Volumen de hidrgeno obtenido experimentalmente, en [L]. Tamb = Temperatura a la cual se realiza el experimento, en [K]. R = Constante de los gases ideales, en Latm

molK . Para el problema, se tendra:

nH2 = 0.7631 atm 0.120 L

0.08205 LatmmolK 298.15 K= 3.7432x10-3 mol H2

Por cada 1 mol de H2 que se obtiene, se emplean 2 mol de electrones; por lo tanto, la cantidad de moles de electrones empleada en el experimento es de 7.4865x10-3 mol de electrones. Finalmente, para calcular el valor de la constante de Avogadro se tendra:

NA = 4.4938x1021 electrones

7.4865x10-3 mol electrones= 6.0025x1023 electrones/mol

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