Guía de Laboratorio de Química
PRACTICA N° 2
EMPLEO DEL MECHERO BUNSEN, PESADA Y MEDIDAS
DE MASA.
OBJETIVO GENERAL:
-
Empleo del Mechero bunsen, concepto de masa
y peso
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
a. Concepto
de combustión. Uso del mechero, estudio de la llama
b. Pesada
en la balanza granataria y balanza de analítica.
c. Diferencia
entre una balanza granataria y una balanza analítica.
d.
Definir los tipos de pesada: directa, por
diferencia, por adición.
PARTE A
Concepto
de combustión. Uso del mechero. Estudio de la llama.
INTRODUCCIÓN:
Combustión:
Es un proceso espontaneo en el cual ocurre una reacción química a alta
velocidad con emisión de luz y calor formando una llama.
Todo proceso de combustión procede después
que se alcanza una temperatura de ignición. Esto es, los reaccionantes deben
alcanzar por encima a la temperatura de ignición para que la reacción proceda
en forma espontánea, para que la reacción una vez iniciada no termine sino
hasta que se consuman los reactantes, es necesario una alta velocidad de la reacción,
para logar elevar la temperatura de los
reaccionantes a la temperatura de ignición o a temperaturas superiores y
mantener de este modo el modo el proceso de combustión.
Los procesos de combustión que se realizan
en el medio ambiente involucran la combustión de un material combustible con el
oxígeno del aire del aire que nos rodea.
Sin embargo, en los procesos de combustión, no es el oxígeno el factor
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fundamental
sino la alta velocidad de la reacción y el emisión del calor y luz que la
acompaña.
Un ejemplo de combustión en el cual no
interviene el oxígeno es la combustión de hierro (Fe) en presencia de cloro.
El material combustible en los procesos en
los cuales interviene el oxígeno puede ser orgánica, inorgánica u
organometalico.
En los procesos de combustión en los
cuales intervienen el oxígeno y un material orgánico. Se aplican los conceptos
de combustión completa e incompleta.
Combustión completa, es la combinación de
un material orgánico combustible, con el oxígeno, para dar CO2 y H2O
en la combustión incompleta se obtiene monóxido de carbono (CO) y/o carbono (C)
como producto de la combinación del material orgánico con el oxígeno, se
denomina combustión incompleta.
En efecto, cuando reacciona un
hidrocarburo alcana con el oxígeno puede ocurrir la siguiente reacción:
CnH2n+(3n+1) O2 nCO2+(n+1)H2O (1)
2
CnH2n+2+(2n+1) O2 nCO+(n+1)H2O (2)
2
CnH2n+2+ (n+1) O2 nCO+(n+1) H2O (3)
2
Cuando la reacción que ocurre es la primera (1), en la cual se obtiene el máximo consumo permitido de
oxígeno, se denomina combustión completa. Cuando ocurre
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la segunda o tercera, o cualquier
combinación de ellas con la primera se
denomina incompleta.
En todo proceso de combustión siempre va acompañado de la emisión de luz
y calor, formando una llama.
En llamas tienen una composición definida y estructura compleja. Se dice
que son multiformes. Puede existir tanto a temperaturas muy b ajas como a
temperaturas extremadamente altas, dependiendo de la cantidad de calor emitido
en el proceso de combustión.
La emisión de luz en la llama resulta de la presencia de partículas
excitadas pasana su estado de menor energía emiten fotones con longitud de onda
en la región visible del espectro electromagnético. De esta manera se hacen
visibles las diferentes zonas de la llama.
Mechero de gas. Funcionan por combustión de una mezcla de
gas. Tiene un orificio en la base por la cual entra el aire para formar la
mezcla con el gas combustible. El gas combustible. El gas más utilizado es el
"gas “natural” que es, en su mayor proporción gas metano. Este tiene una
energía de combustión moderadamente alta y requiere para combustión cerca 10
veces su propio volumen de aire.
Llama de un
mechero. La llama de un mechero es el producto de la reacción
química de dos gases: un gas combustible y el oxígeno (contenido en el aire).
La temperatura que se alcanza depende de varios factores: la naturaleza de los
gases en la mezcla y cual completa sea la combustión.
La ecuación para la combustión completa del componente principal (CH4)
del gas natural es:
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)
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Cada tipo de gas requiere una proporción gas/aire diferente. Los
mecheros en consecuencia, deben ser modificados para obtener la mezcla gas aire
apropiada.
En la llama de un mechero, en condiciones adecuadas de trabajo se
distinguen tres zonas:
1.
La Zona Oxidante ,
constituye el cono externo de la llama, es de color violeta en la parte lateral
y amarillo en el extremo. En ella se realiza una combustión completa.
2.
La Zona Reductora , Es el
cono interno de la llama de color azul. En esta zona la combustión es
incompleta.
3.
La Zona
Fría , Se encuentra
exactamente sobre el mechero (base de la llama). Se denomina de esta manera por
ser una zona de baja temperatura. El gas que está saliendo aun nos ha quemado.
La zona de mayor temperatura de la llama es la región intern
a donde se ponen en contacto la zona reductora y la zona oxidante.
Figura 1. Partes de un Mechero
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Figura 2 zonas de la llama
Tipos de mechero de uso más corriente.
Los
tipos de mechero de gas que se emplean ordinariamente en el laboratorio se
muestran en la figura 3, son semejantes en su fundamento pero diferente en su
aspecto ajuste y control.
Mechero de Bunsen. Es el
que utiliza con mayor frecuencia en el laboratorio. El mechero bunsen consta de
un tubo vertical, que mediante rosca va unido a un pie por donde sale el
pequeño tubo de gas. Un anillo metálico horadado y móvil próximo a la rosca,
regula la entrada de aire. En el mechero Bunsen se puede obtener temperaturas
hasta de 1000 °C en crisol de platino cubierto y hasta 800 °C en crisol de
porcelana.
Mechero Mecker y Tirril. En
estos mecheros las ventanillas reguladoras de aire son mayores que las de
Bunsen. Poseen una rejilla en el extremo del tubo por donde sale el gas cuyo
objeto es aumentar la temperatura de la llama. Con ellos se consiguen
temperaturas mas elevadas que las obtenidas con el mechero.
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EXPERIENCIA DE LA PRACTICA 2
OBJETIVOS GENERALES: Empleo
del Mechero Bunsen
MATERIAL A EMPLEAR
SUSTANCIA A EMPLEAR
Mechero
Bunsen
Zinc (granulado)
Fósforo
NaCl (Cloruro de Sodio)
Alfileres KCl (Cloruro de
Potasio)
Capsula
de Porcelana
BaCl2 (Cloruro de Bario)
Pinza
PROCEDIMIENTO:
A.1 Encendido de un Mechero
A.2 Ajuste de la llama
A.3 Zonas de la llama
A.4 Ensayo de la llama
A.1
Encendido de un Mechero
Conecte
el mechero a la llave de suministro de gas por medio de una manguera de goma
que está adaptada a la base del mechero ver figura 1, asegúrese que esté
cerrada la llave del suministro de gas, la válvula reguladora de gas y la
entrada de aire.
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Encienda
un fósforo y manténgalo lateralmente por encima del tubo del mechero, gire
lentamente la válvula reguladora para que salga el gas mientras mantiene el
fósforo encendido sobre el tubo del mechero.
Regule
la entrada de aire moviendo cuidadosamente el regulador de aire hasta obtener
una llama de color azul pálido.
Una
llama amarilla indica la necesidad de más aire, si la llama se eleva
separándose del mechero reduzca la corriente de gas, si la llama hace humo
negro requiere más aire
Figura 3 Ajuste de entrada de aire.
A.2 Ajuste
de la mezcla de gas.
2.1 Observe la luminosidad de la llama con
entrada de gas y aire adecuado, describa sus observaciones.
2.2 En estas condiciones sostenga sobre la llama
una capsula invertida de porcelana utilice pinzas. Observe en el fondo interno
y anote sus observaciones.
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2.3 Observe la llama que se forma cuando se
cierra completamente las ventanillas para entrar el aire. Anote sus
observaciones.
2.4 En estas condiciones sostenga sobre la llama
una capsula invertida de porcelana. Observa el fondo interno de la capsula.
¿Qué producto forma? ¿Cómo se origina? Anote sus observaciones.
2.5
Observe lo que sucede cuando la presión del gas es menor que la adecuada. Anote
sus observaciones.
2.6
Observe la llama con abundante entrada de gas y aire. Anote sus observaciones.
A.3 Zonas de la Llama.
3.1 Observe
las diferentes zonas de una llama obtenida con entrada de aire y gas adecuado.
Escriba sus observaciones.
3.2 Atraviese
un fosforo con un alfiler de manera que el alfiler quede cerca, pero sin tocar
la cabeza inflamable del fosforo, colocar el fosforo de modo que la cabeza del
mismo quede en el centro de la boca del mechero.
A.4 Ensayo a la llama.
Los
compuestos de ciertos metales se volatilizan en la llama no luminosa de Bunsen
e imparte colores característicos.
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SUSTANCIAS
CuSO4 (Sulfato de Cobre)
Zinc (Granulado)
KCL (Cloruro de Potasio)
BaCL2 (Cloruro de
Bario)
NaCl (Cloruro de Sodio)
4.1 Tome con un alambre delgado de platino de
unos 5 cm de largo.
4.2 Limpie bien el alambre sumergiéndolo en un
tubo que contiene ácido clorhídrico concentrado (HCL)C, y
calentándolo, luego en la zona de fusión de la llama de bunsen; el alambre está
limpio no imparte color a la llama.
4.3 Se toca la sustancia de modo que se adhiera
al alambre una pequeña cantidad. Se introduce en la llama oxidante inferior.
4.4 Observe y anote el color que imparte a la
llama.
4.5 Continúe el proceso con las demás muestras
teniendo la precaución entre cada muestra, de limpiar bien el alambre.
RESULTADOS EXPERIMENTO A
1. Escriba
las ecuaciones químicas de los procesos de combustión completa e incompleta que
ocurren en las diferentes zonas de la llama de un mechero de Bunsen que trabaja
con gas butano.
2. Cuando
se cierra completamente la entrada de aire ¿Qué producto se forma? ¿Cómo se
origina? Escriba la reacción.
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3. Dibuje
la llama con sus diferentes zonas,
indicando la temperatura de cada una de ellas.
PARTE
B.
Concepto
de masa y peso, Pesado y medido de masa.
INTRODUCCION
Concepto de masa y peso: La idea
fundamental detrás del concepto de masa es la inercia. La masa se considera
como una medida de la inercia de los cuerpos. Estableciéndose como inercia la
resistencia que ofrecen los cuerpos para cambiar su posición o velocidad. La
masa no es una propiedad variable, excepto a velocidad de la luz.
La idea detrás del concepto de peso es la
fuerza. No existe acuerdo unánime entre los físicos en cuanto a la definición
precisa de peso. A falta de una definición universalmente aceptada
utilizamos la siguiente: Peso es la
fuerza gravitatoria resultante ejercida sobre el cuerpo por todos los demás del
universo. El peso es una propiedad variable. En la tierra, el peso depende de
la posición geográfica. En el espacio interestelar, el peso de todos los
cuerpos puede ser cero. La variabilidad
del peso se debe a su dependencia en la atracción gravitacional:
Peso =
(masa) x (aceleración de gravedad)= m.g
Una manera de ilustrar la diferencia entre
masa y peso es la siguiente: La masa de una roca de superficie pulimentada, se
manifiesta por la resistencia que presenta
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la roca
empujándola sobre una superficie lisa, a una dada velocidad. Por otro lado, el
peso de la roca se manifiesta por el esfuerzo requerido para levantarla.
Aunque
peso y masa no son cantidades equivalentes sus unidades se usan intercambiadas.
Es común decir que se pesó 1 g de un reactivo o que una persona pesa tanto Kg.
Las unidades directas del peso son las mismas unidades de fuerza, esto es,
Newton, dinas, etc. Las unidades de masa son gr, kg, mg, etc.
Para determinar el peso es necesario
utilizar balanzas de resortes o dinamómetros, donde la cantidad medida es
fuerza.
Para determinar la masa de un objeto, se
contrabalancea su peso con el peso de una masa estándar. Como el mismo punto geográfico la aceleración de la
gravedad es la misma, la masa del objeto pesado es igual a la masa del peso que
la contrabalancea. ¿Se podría utilizar este método para determinar la masa de
un objeto en el espacio interestelar donde los cuerpos carecen de peso?
Balanzas: Se
llama balanzas todos aquellos aparatos destinados a medir la masa de los
cuerpos.
Las balanzas de laboratorio son
herramientas que proporcionan una gran precisión en las
medidas realizadas, por ello también son denominadas como balanzas de precisión. Estas balanzas pueden llegar a medir
partículas que equivalen a una millonésima de gramo.
Este tipo de herramienta, dada su elevada precisión y
sensibilidad requieren de cuidados específicos. Deben estar protegidas de una caja de plástico o una de vidrio para
prevenir algo fundamental, no alterar la lectura de peso de la materia a medir,
debido a factores como el movimiento o las corrientes de aire ambientales. Otro
de los aspectos críticos en este tipo de herramientas es la temperatura
ambiental, presión atmosférica y las partículas de aire que intervienen en el
momento de la calibración del dispositivo. Además, dado la gran cantidad
de variables que intervienen durante la medición, es importante llevar a cabo
una calibración de la
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báscula
para conseguir esa precisión en las medidas que se realicen. La calibración es un proceso que debe realizarse de forma
periódica según las instrucciones que marque el fabricante del
dispositivo.
Los tipos de balanzas y
sus principales características son: - Balanza granataria:
posee una capacidad de 2600 gramos, una sensibilidad de hasta 0,01 gramo,
aunque su velocidad de pesado es un tanto lenta. - Balanza
analítica: posee una capacidad de 200 gramos, una sensibilidad de hasta
0,1 miligramo, es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta. - Balanza semimicro: posee una capacidad de 100 gramos, una
sensibilidad de hasta 0,01 miligramo, es de un solo platillo y su velocidad de
pesado es alta. - Balanza micro: posee una capacidad
de 30 gramos, una sensibilidad de hasta 0,001 gramo, es de un solo platillo y
su velocidad de pesado es alta.
Balanza Granataria
Balanza Analítica.
Figura 4 Tipos de Balanzas
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Para pesar en una balanza (de cualquier
tipo en el laboratorio) deben tomarse las siguientes precauciones:
1. No pesar
objetos calientes para evitar la conexión o producción de corrientes de aire en
contacto con el cuerpo caliente.
2. Pesar en
recipientes limpios y secos. Para pesadas de alta precisión es recomendable
mantener los recipientes en un desecador.
3. Asegurarse
que los platillos de la balanza estén limpios antes de operar con ella.
4. Confirmar
la nivelación de la balanza.
5. Confirmar
el cero de la balanza. Si emplea papel para pesadas, debe ajustarse el cero de
la balanza al igual que cuando se usa recipientes.
6. Usar
pinzas para tomar recipientes. No use los dedos por cuanto ellos humedecen los
recipientes.
7. Nunca
cargue o descargue la balanza con los platillos liberados.
8. Cuando
termine de pesar, cerciórese de que los botones de control estén de nuevo en
cero, los platillos limpios y las puertas de vidrio si la hubiera, cerradas.
PARTE EXPERIMENTAL
MATERIAL A EMPLEAR
SUSTANCIAS A EMPLEAR
·
Beaker
Cloruro de Sodio
·
Balanza OHAUS triple has Pesas de
Calibración
·
Vidrio Reloj Objetos
Varios
·
Papel de Filtro
·
Balanza Analítica
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Procedimiento.
Ejercicios de
pesada.
Pesada directa.
Consiste en determinar el peso de un objeto al sólo colocarlo sobre el
platillo de la balanza.
Ejercicio:
1. Determinación de la masa de:
Objetos
|
Masa (gramos)
|
Masa (miligramos)
|
a) Vidrio de reloj
---------------------------------
----------------------------------
|
||
b) Tapón de goma --------------------------------- ----------------------------------
|
||
c) Otras
--------------------------------- ----------------------------------
Pesada por diferencia.
a. Pese el recipiente vacío (vidrio de
reloj, vaso de precipitado, etc.).
b. Coloque la muestra u objeto en el
contenedor y repita la pesada.
c. Reste el peso del contenedor y la muestra, la diferencia entre
las dos pesadas es el peso de la muestra.
Ejercicio:
a)
Peso
del vidrio de reloj limpio y seco
----------------------------------------
b)
Peso
del vidrio de reloj + Muestra
----------------------------------------
c)
Peso
de Muestra
----------------------------------------
Pesada por adición.
a. Pese el recipiente vacío (vidrio de
reloj, vaso de precipitado, papel, etc.)
b. Sume al peso del recipiente vacío al
peso de la muestra requerida.
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más la muestra.
d. Agregue muestra
lentamente en el recipiente, con ayuda de la espátula y siguiendo la técnica
adecuada, detenga la adición de muestra al observar en el visor de la balanza
la pesada requerida.
e. Anote y reporte.
Ejercicio:
a)
Peso
del vidrio de reloj
--------------------------------------------
b)
Peso
del Cloruro de Sodio (NaCl)
--------------------------------------------
c)
Peso
del vidrio de reloj + NaCl
--------------------------------------------
Pesada exacta alrededor:
Cuando realizamos una pesada y en el
proceso de agregar la muestra a la balanza excedemos el peso requerido no se
debe retirar muestra de la balanza, pues deteriorara la sensibilidad del
equipo. Lo recomendable es repetir la pesada. Pero si en nuestro trabajo
científico, nos excedemos o disminuimos por decimas o centésimas, de acuerdo
al equipo, nuestra pesada, tomamos nota de ese valor y trabajamos con el
mismo, teniendo precaución en reportarlo a objeto de dar objetividad a nuestros
informes.
|
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