Manual de practicas. Laboratorio de Química

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Práctica 1. Identificación de elementos de la tabla periódica mediante análisis a la llama              2

Práctica 2. Propiedades físicas del enlace químico: conductividad                                6

Práctica 3. Estado sólido: formación de cristales                                                        11

Práctica 4. Obtención de una resina fenólica                                                        15

Práctica 5a. Elaboración de un plástico reforzado                                                18

Práctica 5b. Obtención de una espuma flexible (poliuretano)                                        21

Práctica 5c. Encapsulado                                                                        23

Práctica 6. Identificación de polímeros                                                                26

Práctica 7. Óxido ‐ reducción                                                                        32

Práctica 8. Celdas voltaicas                                                                        35

Práctica 9. Recubrimiento electrolítico                                                                40

1. Color a la llama de iones metálicos

Lugar de realización: Laboratorio de Química 1, Laboratorio Química 2

Duración: 1.5 h

1.1 Objetivo:

Identificar elementos de la tabla periódica a través de ensayo a la flama de varias sales metálicas.

1.2 Fundamento teórico:

En la llama de un mechero de gas pueden distinguirse dos partes bien diferenciadas: una interior, de color azulado (zona de reducción) y baja temperatura, donde hay defecto de oxígeno y la combustión del gas es incompleta. Su zona central está constituida por gases sin arder. La zona exterior, incolora y de gran poder calorífico es la zona de oxidación y en ella la combustión de los gases es completa. Bunsen distingue en la llama seis zonas fáciles de localizar base de la llama (A), que es la utilizada para realizar el ensayo de coloración a la llama, zona de fusión (S), localizada en el centro de la envoltura oxidante, zonas superior (E) e inferior (F) de reducción y zonas superior (C) e inferior (D) de oxidación (Esquema 1). Todas estas zonas de la llama bunsen pueden modificarse regulando las entradas de aire y/o de gas.

Cuando los átomos de un elemento se excitan, algunos de sus electrones "saltan" a niveles u orbitales superiores de los que caen rápidamente a su posición inicial emitiendo una radiación luminosa característica y visible. Así, en el caso de muchos elementos la temperatura de la llama oxidante de un mechero de gas es suficiente para producir esa excitación de los electrones, que al emitir la radiación característica, harán que la llama aparezca coloreada.

Esta llama no es capaz de excitar a los electrones de un átomo llevándolos a todos los orbitales vacantes, sino que solamente es capaz de originar saltos electrónicos entre orbitales cercanos, lo que hace que cada elemento emita un solo tipo de luz, pudiendo identificarse por ella. En esta práctica vamos a comprobar la energía que emiten los electrones de diferentes elementos al caer desde una órbita a otra de menor energía, para lo cual observaremos las diferencias de color de la luz emitida cuando estos elementos se introducen en la llama de un mechero de gas.

[pic 2]

Esquema 1. Partes de la llama del mechero

1.3 Trabajo Pre-laboratorio

1. Investigue qué son los espectros electromagnético, de emisión y de absorción.

2. ¿Por qué cada elemento tiene un espectro de líneas característico?

3. ¿Qué es un fotón?, ¿Por qué se dice que la luz tiene una naturaleza dual?

4. ¿Cómo se relaciona la pregunta anterior con las llamadas series de Balmer, Paschen, Lyman y Brackett?

5. ¿Cuáles saltos del electrón de un átomo de hidrógeno generan radiación que aparece en el espectro visible?

1.4 Desarrollo experimental

a) Medidas de seguridad

Utilizar bata.

Utilizar lentes de seguridad.

Manipular con cuidado el mechero de Fisher y de acuerdo a las indicaciones del personal responsable de la práctica.

Limpiar con una franela húmeda el lugar donde se ha esparcido las disoluciones.

b) Materiales

c) Reactivos

d) Procedimiento

1. Adicione 5 g de cada sal al contenedor de un aspersor y llénelo con metanol.

2. Verifique que éstos atomicen finamente y que no estén tapados (especialmente con los correspondientes al cloruro de sodio y cloruro de potasio).

3. A continuación, y sobre una mesa de laboratorio que se encuentre en una zona bien ventilada, encienda el mechero Fischer, si es posible apague las luces, y atomice hacia la llama primeramente el metanol puro, con el fin de que tenga una referencia del color de la llama producido por éste.

4. Trabaje con cada una de las sales, y observe la coloración obtenida. Los colores que se deben observar son los siguientes:

PRECAUCIONES:

La demostración debe ser llevada a cabo en un lugar ventilado y libre de material inflamable (recipientes y bidones con disolventes, con reactivos, y atomizadores de otras muestras).

Los vapores generados no deben ser inhalados.

No todo el metanol utilizado se consume en el fuego, por lo que los restos permanecen en el lugar de trabajo y deben de ser retirados con un trapo húmedo, el cual debe de enjuagarse continuamente.

Nunca apunte el atomizador hacia la audiencia, así que los alumnos y profesores deben de estar al menos a dos metros de la llama.

Al finalizar la sesión de laboratorio, la mesa donde se trabajó se debe de limpiar con jabón y fibra para evitar la acumulación de sales y disolvente en la misma.

1. Cuestionario Postlaboratorio

1. Investigar a que se deben los espectros de emisión observados para cada uno de los diversos elementos químicos.

1. Investigue por qué razón las sales de los cationes metálicos ensayados son en su mayoría cloruros. Investigue cuál es el papel que juega el anión cloruro en este proceso.

1. Busque los espectros de emisión de los elementos a los que corresponden los cationes de las sales ensayadas, y haga un comparativo con lo observado durante la práctica.

1. Escriba una reflexión acerca de la diferencia entre el color percibido en el experimento para cada catión y el color real emitido por los correspondientes elementos metálicos.

1. Con relación a la pregunta anterior, ¿el color observado para el ácido bórico es realmente el que emite este compuesto al ser ensayado a la llama o se debe a un efecto fisiológico propio de la visión humana? Lleve a cabo esta misma reflexión para el color observado con el cloruro de cobre II, y diga por qué estamos hablando de fenómenos diferentes.

1.6 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

Brown, Theodore & col.; Química La Ciencia Central. Novena Edición. Pearson Educación 2004. México, D.F.

Shakhashiri, Bassam Z.; Chemical Demonstrations, A Handbook for Teachers of Chemistry. Volume 1. 1st. Edition. Wisconsin University, 1983. EUA.

Bretz, Stacey Lowery and Vasquez Murata Mayo, Ana. Development of the Flame Test Concept Inventory: Measuring Student Thinking about Atomic Emission. J. Chem. Educ., 2018, 95 (1), pp 17–27. DOI: 10.1021/acs.jchemed.7b00594.

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