Universidad de Costa Rica

2. Operaciones fundamentales de laboratorio


Guía de experimentos de Química General

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Objetivos


Aprender a utilizar correctamente una balanza granataria.

Aprender a leer volúmenes con el equipo volumétrico básico.

Utilizar los métodos de filtración y evaporación para separar mezclas.

Observar el proceso de destilación simple.

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Introducción


 

Para trabajar eficientemente en un laboratorio, es necesario conocer el nombre del equipo con el que se trabaja y su correcta manipulación y uso; con el fin de lograr este objetivo es necesaria la experiencia en el laboratorio.

Equipo básico de laboratorio:

Quemador Bunsen

Figura 2.1. Quemador Bunsen.

Quemador Bunsen

Figura 2.2. Erlenmeyer.

Quemador Bunsen

Figura 2.3. Cápsula de porcelana.

Quemador Bunsen

Figura 2.4. Embudo de espiga.

Quemador Bunsen

Figura 2.5. Papel de filtro.

Quemador Bunsen

Figura 2.6. Papel de filtro.

Quemador Bunsen

Figura 2.7. Vidrio de reloj.

Quemador Bunsen

Figura 2.8. Vidrio de reloj.

El trabajo práctico en química requiere de operaciones fundamentales como las siguientes:

Determinación de la masa

Para determinar la masa se utiliza un instrumento llamado balanza. En el laboratorio de Química General se emplea usualmente la balanza granataria (figura 2.9). Con ella se pueden realizar las siguientes técnicas: pesada directa o pesada por diferencia y mediciones que tienen asociada una incertidumbre. La incertidumbre es la dispersión de los valores obtenidos por el instrumento utilizado.

Quemador Bunsen

Figura 2.9. Balanza granataria digital .

La medida de sustancias líquidas

En esta práctica usted también aprenderá a leer el nivel de volumen (llamado menisco) en un instrumento volumétrico, como una probeta o una bureta. Para esto es necesario que coloque el recipiente con el menisco a la altura del ojo, como se muestra en la figura 2.10, ya que si se ubica por encima o por debajo de la línea de visión, la lectura será errónea. El error generado se llama error de paralaje.

Figura 2.10: Posición correcta del ojo para leer un recipiente volumétrico

Figura 2.10. Posición correcta del ojo para leer un recipiente volumétrico.

Figura 2.11: Posición incorrecta del ojo para leer un recipiente volumétrico

Figura 2.11. Posición incorrecta del ojo para leer un recipiente volumétrico.

Por otro lado, se hará una evaluación comparativa de la exactitud que tienen el beaker, la probeta y la bureta (figuras 2.12, 2.13 y 2.14) para medir líquidos. En la parte experimental, se observará que dependiendo del equipo volumétrico utilizado, la medida de volumen variará debido a la exactitud que presente cada uno de los instrumentos. El instrumento más exacto que se utilizará en el laboratorio es la bureta; la cual debe manejarse con sumo cuidado. A continuación en el video se detallan los pasos que se deben seguir para utilizar la bureta.

Equipo volumétrico usado en este experimento:

Figura 2.12: Beaker

Figura 2.12. Beaker.

Figura 2.13: Probeta

Figura 2.13. Probeta.

Figura 2.14: Bureta

Figura 2.14. Bureta.

 

 

 

Los equipos volumétricos sirven para contener, verter o medir un volumen. En aquellos utilizados para contener sustancias se puede almacenar un líquido durante un tiempo determinado como el Erlenmeyer, balón aforado, entre otros. Mientras que los equipos para verter son los que se usan para entregar un volumen como bureta, probeta, entre otros.

Separación de mezclas

Existen dos tipos de mezclas: las homogéneas y heterogéneas; las primeras poseen una composición constante en toda su extensión; mientras que las segundas presentan composición variable. Algunas técnicas para separar mezclas son:

Filtración: Se utiliza para separar mezclas heterogéneas de modo tal que la fase sólida queda retenida en un filtro, mientras que la fase líquida pasa a través de este (Figuras 2.15 y 2.16).

Figura 2.15: Filtración de una mezcla heterogénea líquida-sólido con papel de filtro flutado

Figura 2.15. Filtración de una mezcla heterogénea líquida-sólido con papel de filtro flutado.

Figura 2.16: Filtración de una mezcla heterogénea líquida-sólido con papel de filtro cónico

Figura 2.16. Filtración de una mezcla heterogénea líquida-sólido con papel de filtro cónico.

Evaporación: Se aplica para separar mezclas homogéneas, es decir, cuando un sólido esté disuelto en un líquido. Con este método de separación se elimina el líquido, dejando en el recipiente las sustancias sólidas.

Destilación: Es un procedimiento de separación de mezclas homogéneas, basado en los puntos de ebullición de las sustancias que componen la mezcla; de modo que, cuanto más alejados estén los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla, más eficiente será el proceso. Los líquidos se calientan y al llegar a su punto de ebullición se transforman en gas, el cual luego pasa por un condensador que lo enfría, retornándolo a la fase líquida, recolectándose en otro recipiente (Figuras 2.17 y 2.18).

Figura 2.17: Equipo de destilación simple

Figura 2.17. Equipo de destilación simple.

Figura 2.18: Equipo de destilación simple

Figura 2.18. Equipo de destilación simple.

Procedimiento


Materiales

Mezcla [NaCl y arena (50:50)], agua y arena.

Equipo

Balanza, espátula acanalada, papel de filtro, embudo, bureta, probeta, beaker, quemador, cuadro de cedazo con asbestos, soporte, prensa universal, agitador de vidrio.


A) Medida de la masa de una sustancia

I. Medición por diferencia

De acuerdo con la explicación previa del instructor acerca del uso adecuado de la balanza, asegúrese de que esta tenga la lectura en cero, luego coloque un beaker vacío de 50 mL en el plato y lo pesa (anote la lectura en la libreta). Después de esto, agregue en el beaker una pequeña cantidad de arena y vuélvalo a pesar (utilice la misma balanza para ambas mediciones). A esta técnica se le llama pesado por diferencia, en este caso la diferencia es la masa de la arena. Finalmente, determine la masa utilizando un cuadro como el siguiente.

Masa del beaker con arena (g)  
Masa del beaker vacío (g)  
Masa de la arena (g)  

II. Medición directa

Coloque un objeto pequeño (puede ser un borrador, un tajador o un encendedor) en el plato de la balanza, anote la masa en su cuaderno. Retire el objeto de la balanza y déselo a sus compañeros de mesa para que cada uno repita este procedimiento. Asegúrese de que cada compañero de mesa realice la actividad dos veces y registre los resultados. Compare los resultados utilizando un cuadro como el siguiente.

Estudiante Medición 1 (g) Medición 2 (g)
     
     

Resultados

¿Es siempre necesario hacer las mediciones por diferencia? Explique.

¿Varían las masas del objeto cuando las miden personas diferentes? ¿A qué se debe este fenómeno?

B) Medida de líquidos

I. Lectura del menisco

Vierta aproximadamente 8 mL de agua en una probeta de 10 mL y lea el volumen. Coloque la probeta a 3 alturas diferentes, con relación a sus ojos como se muestra en las figuras 2.10 y 2.11, y anote la lectura respectiva. Ahora, repita el procedimiento utilizando una bureta con un volumen de aproximadamente 20 mL, anote los resultados en un cuadro como el siguiente.

Posición Probeta (mL) Bureta (mL)
1    
2    
3    

II. Medición de volúmenes

Llene la bureta con agua hasta la marca de 0,00 mL. Revise que no haya burbujas en esta, principalmente cerca de la llave, donde se quedan algunas burbujas atrapadas, consulte a su instructor en caso de duda. Vierta 25 mL en la probeta (cuando trasvase de la bureta a la probeta, debe tener cuidado de que el líquido en la bureta llegue solo hasta la marca de 25,00 mL) y mida el volumen en la probeta. Finalmente, trasvase ese mismo líquido de la probeta a un beaker de 50 mL y vuelva a medir el volumen del líquido en el beaker. Anote los resultados en un cuadro como el siguiente.

Recipiente Volumen (mL)
Beaker  
Probeta  
Bureta  

Resultados

¿Por qué varía la lectura del menisco al cambiar la posición del equipo volumétrico?

¿Cuál es la forma adecuada de leer un volumen en una bureta?

¿Cuál de los equipos utilizados da una lectura más exacta del volumen del líquido?

C) Separación de mezclas

I. Filtración y evaporación

Pese aproximadamente 10 gramos de una mezcla 50:50 de arena y cloruro de sodio, colóquela en un beaker de 100 mL, agréguele 20 mL de agua medidos con una probeta y agite la mezcla con un agitador de vidrio durante un par de minutos. Prepare el papel de filtro, doblándolo a la mitad y luego de nuevo a la mitad, hasta que quede como se muestra en las figuras 2.15 y 2.16. Coloque el papel de filtro recién doblado en un embudo, sosténgalo en un anillo o en su defecto con el triángulo de arcilla sobre el anillo (figura 2.16.). Filtre la mezcla y reciba el filtrado en una cápsula de porcelana limpia, seca y previamente pesada.

Coloque la cápsula con el filtrado (líquido transparente) sobre un cuadro de cedazo con asbesto y caliente con el quemador para lograr la evaporación del líquido hasta sequedad. Realice un calentamiento moderado moviendo el quemador constantemente para evitar salpicaduras. Observe el residuo en la cápsula, si se ve libre de humedad, déjela enfriar a temperatura ambiente y pésela con su contenido. Determine el peso de la sal recuperada utilizando el siguiente cuadro.

Masa de la cápsula con el sólido (g)  
Masa de la cápsula sola (g)  
Masa de la sal (g)  

Resultados

¿Qué tipo de mezcla (homogénea o heterogénea) es la usada en este experimento?

¿Por qué debe pesar la cápsula fría y no caliente? Investigue.

II. Destilación simple (demostrativo)

Se estará efectuando la destilación de una disolución de sulfato de cobre (II), CuSO4. Se utiliza un equipo como el que se muestra en la figura 2.17.

Lea la siguiente información, complete o responda en el informe de laboratorio.

La disolución de sulfato de cobre es de color: _________________________________

El destilado es de color: __________________________________________________

Explique la diferencia de color entre el destilado y la disolución de sulfato de cobre.

¿Se puede separar por destilación simple cualquier mezcla de líquidos? Investigue.

¿Qué son núcleos de ebullición? Investigue.

¿Por qué es necesario colocar los núcleos de ebullición en el balón de destilación? Investigue.

Bibliografía


Chaverri, G. Química General. Manual de Laboratorio. San José: Editorial Universidad de Costa Rica, 1983.