Comprobemos la temperatura constante durante la fusión del hielo

Temperatura de fusión del hielo

Probablemente ya conocerás que el hielo funde a la temperatura de 0 ºC y también habrás oido decir en clase que, cuando el hielo funde, su temperatura permance invariable (0 ºC) hasta que todo el hielo se ha transformado en agua. Son hechos muy conocidos. Sin embargo, son muy pocas las personas que lo han comprobado alguna vez.
En esta experiencia te propongo que compruebes estos hechos y experimentes utilizando el congelador de la heladera de casa.

Material
Un vaso pequeño
Un termómetro de laboratorio
Heladera

¿Cómo lo hacemos?
Basta con introducir el vasito con agua en el interior del congelador o freezer durante una o dos horas, hasta que el agua quede totalmente congelada. El tiempo necesario puede variar dependiendo de la potencia de enfriamiento y la cantidad de agua que contenga el recipiente.
Observa la temperatura inicial que marca el termómetro (-20 o -25 º C, dependiendo de cómo esté graduado el freezer).
Vuelve a leer la temperatura cada cinco minutos y observa cómo varía.

¿Que sucede internamente en el sólido para que pase esto?

Podrás comprobar cómo primero asciende la temperatura del hielo sin que se forme agua. El hielo sólo comienza a fundir cuando se alcanzan los 0 ºC. También podrás ver cómo esta temperatura permanece constante mientras haya hielo sin fundir.

Cuestión de densidades

¿Qué pasa cuando dos sustancias tienen distintas densidades?
Una vez que se ubican una sobre otra, ¿puedo invertir su posición si sigo agregando más cantidad de la que se ubicó arriba? ¿Se puede lograr que en algún momento se ubique debajo de la otra sustancia? Miremos este enlace y después experimentaremos en nuestro laboratorio !

Tic-tac: Física y Química: Cuestión de densidades

Cambios de estado

Para conocer un poco más de lo que pasa entre las moléculas de las sustancias cuando se produce un cambio de estado

Cambios de estado

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:
Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:


http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/estados1.htm

MATERIAL de LABORATORIO

MATERIAL DE LABORATORIO


Para una correcta realización del trabajo de prácticas es necesario familiarizarse con los nombres, manejo, aplicaciones, precisión del material de laboratorio, etc.

MEDIDA DE PESO

Balanza Electrónica: La determinación de los pesos de las sustancias se realiza habitualmente mediante una balanza electrónica monoplato. Este aparato se calibra y se tara automáticamente. La lectura, con una precisión de ±0.001 g, es prácticamente instantánea. La sustancia a pesar nunca se deposita sobre el plato de la balanza. Si es un sólido, se emplea un vidrio de reloj, vaso de precipitados o un papel de filtro con los que previamente se haya tarado la balanza. Si es un líquido, éste puede pesarse sobre un vaso de precipitados o un erlenmeyer que estén limpios y secos por debajo.


MEDIDA DE VOLUMEN Y MANEJO DE DISOLUCIONES: MATERIAL DE VIDRIO

La mayor parte de los instrumentos empleados en el laboratorio son de vidrio por ser éste transparente, de fácil limpieza, inerte químicamente y resistente a altas temperaturas.
Fíjate cómo los materiales que se utilizan para la medida de volúmenes están normalmente calibrados a una determinada temperatura. Debido al riesgo de ruptura y cortes, el material de vidrio ha de sujetarse con firmeza pero evitando tensiones que provoquen su ruptura.

Probeta: Es un cilindro graduado provisto de un pie. La probeta se usa cuando la precisión en la medida de volúmenes no deba ser muy elevada. Típicamente, se miden volúmenes (25 ml, 50 ml,...) de disolventes (agua, metanol, etc.).




Pipeta Aforada: es un tubo cilíndrico con un ensanchamiento central que mide volúmenes fijos con gran precisión (5 ml, 25 ml,... según el aforo). Las pipetas más usuales tienen una única señal de aforo o enrase. Para cargar la pipeta, se aspira el líquido por la parte superior con la ayuda de una pera de goma o una jeringuilla hasta el enrase y se descarga totalmente sobre un matraz o vaso de precipitados.



Bureta: es un tubo cilíndrico graduado con estrechamiento en su parte inferior provisto de una llave. La bureta permite medir y controlar capacidades no conocidas a priori (por ejemplo, en valoraciones). Después de la carga de la bureta y antes de su uso, se debe tener la precaución de que no queden burbujas de aire en su interior.



Matraz Aforado: está provisto de un cuello largo y una señal de aforo que indica su capacidad. Este recipiente, con un volumen muy preciso, se utiliza para preparar disoluciones de una concentración dada. Posee un tapón para facilitar el enrase definitivo y homogeneizar la disolución mediante agitación.





En aquellos recipientes de cuello estrecho (pipeta, bureta, matraz aforado) se forma un MENISCO que es la superficie cóncava o convexa. la lectura del volumen ha de realizarse de tal modo que los ojos estén en un plano tangente al menisco


MATERIAL DE VIDRIO PARA CONTENER REACTIVOS

Cuentagotas: maneja cantidades muy pequeñas de líquidos. 20 gotas son aprox. 1 ml.


Vidrio de reloj: se usa para pesar sustancias sólidas o desecar pequeñas cantidades de disolución.



Tubo de ensayo: recipiente de pequeña capacidad en el que se realizan las reacciones cualitativas. Antes de calentarlo en llama, hay que asegurarse de que esté seco. Nunca debe enfriarse con agua.





Vaso de precipitados: recipiente cilíndrico que se usa para realizar precipitaciones, ataques con ácidos o bases, disoluciones, etc. Puede estar graduado, pero las marcas indican volúmenes aproximados.


Erlenmeyer: recipiente de paredes inclinadas de usos similares al vaso de precipitados. Su forma disminuye el riesgo de salpicaduras y proyecciones y facilita la agitación ininterrumpida de su contenido. Las marcas indican volúmenes aproximados.

Ampolla de decantación: recipiente de forma cónica invertida con dos aberturas. En la superior se ajusta un tapón y en la inferior hay una llave. Se utiliza en las operaciones de separación dos líquido inmiscibles (no son solubles unos en el otro), cuando estos tienen distintas densidades.



Matraz : recipiente esférico que se utiliza para llevar reacciones químicas, destilaciones, etc. que requieren calentamiento.


Kitasato: similar al matraz Erlenmeyer. Tiene una tubo lateral para hacer depresión en su interior. Conjuntamente con un Embudo Buchner y una trompa de agua se usa para realizar filtraciones por succión.




OTRO MATERIAL DE VIDRIO

Varilla: es tubo de vidrio macizo con múltiples aplicaciones en el laboratorio que van desde agitar disoluciones, tomar muestras líquidas, servir de guía en el trasvase de líquidos, arrastre de sólidos, etc.


Cristalizador: Vaso de paredes anchas de mayor diámetro que altura en el que se suelen llevar a cabo las cristalizaciones. También tiene múltiples usos como recipiente auxiliar.



Embudo: además de utilizarse para facilitar el trasiego de líquidos hacia recipientes de boca estrecha, en el laboratorio de Química se utiliza como soporte del papel de filtro en las filtraciones por gravedad. El papel de filtro se sujeta humedeciéndolo.




Termómetro: los termómetros de mercurio deben ser manejados con exquisito cuidado. En un laboratorio de Química se disponen de termómetros graduados hasta 100, 200, o 300 grados Celsius o ºC






MATERIAL DE PORCELANA

Embudo Buchner: se usa para la separación de sólidos de disolventes por succión. Una placa filtrante sobre la parte cónica soporta el papel de filtro.




Crisol: recipiente en forma de vaso para realizar reacciones a muy altas temperaturas como por ejemplo la calcinación de sólidos a 800 ºC.




Mortero: se usa para la disgregar y/o pulverizar sustancias en el Laboratorio




Cápsula de Evaporación: se usa para secar al aire productos sólidos




FUENTES DE CALOR EN EL LABORATORIO.

Mechero de Bünsen: se utiliza en el laboratorio para el calentamiento no controlado de las muestras. Se trata de un dispositivo muy sencillo que facilita la combustión prácticamente completa del gas natural gracias a la mezcla íntima entre el gas (combustible) y el aire (comburente) a lo largo de la chimenea del mechero. Regulando la entrada de aire se consigue una llama azul de gran poder calorífico. El uso del mechero requiere una precaución extrema (véase el guión de Operaciones Básicas).



Para realizar tratamientos térmicos controlando el tiempo y la temperatura se utilizan principalmente hornos eléctricos que funcionan mediante calentamiento de resistencias eléctricas y disponen de un termostato y de un termómetro.


OTRO MATERIAL DE LABORATORIO

Cucharillas y Espátulas: utensilios metálicos que sirven para extraer de los frascos y dispensar los reactivos sólidos. Para evitar contaminar los productos, las cucharillas y espátulas deben mantenerse perfectamente limpias y secas.

Gradilla: soportes para tubos de ensayo que suelen ser metálicos, de plástico o madera.



Pinzas para tubos de ensayo: normalmente hechas de madera. Se usan para sujetar los tubos de ensayo que han de ser calentados a la llama del mechero. Obviamente, debe evitarse la exposición directa a la llama.



Soportes: placa metálica a la cual se atornilla una varilla también metálica de unos 60 cm de altura. Sobre la varilla se ajustan pinzas, aros y nueces que a su vez sirven para sujetar el material de vidrio en la mesa de trabajo (buretas, embudos, etc.)



Frasco Lavador: El uso continuado de agua destilada, ya sea para disolver ya sea para lavar, requiere un recipiente que facilite el vertido del agua.




Rejilla de Amianto: salvo los tubos de ensayo, la llama de un mechero no se aplica directamente al material de vidrio. Este se coloca sobre una rejilla metálica que tiene un círculo de amianto que reparte uniformemente el calor. La rejilla se coloca sobre un trípode metálico de altura adecuada.



Rejilla .....................Trípode


Escobilla: la limpieza del material de vidrio es muy importante. Suelen utilizarse escobilla y detergente líquido. En ocasiones, un estropajo metálico también puede ser de gran ayuda.




Centrífuga: Aparato para acelerar la sedimentación de partículas coloidales o macromoléculas en una disolución generando un campo gravitatorio centrífugo de hasta 105 g por rotación. La muestra se introduce en un cilindro (tubo de centrífuga) que acompañado por un blanco de compensación se hace rotar rápidamente alrededor de un eje.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS:
Técnicas de separación de mezclas heterogéneas
Independiente del tipo de mezcla, los componentes de la misma, pueden ser separados con cierta facilidad a través de las técnicas de laboratorio, sin que cambien las propiedades físicas y químicas que estos tienen. A continuación describiremos las técnicas más usadas por los químicos:

Tria: Permite separar sustancias de una mezcla que tienen un tamaño considerable, utilizando una pinza o simplemente los dedos.

Imantación: Permite separa mediante un imán, sistemas donde una de las fases tiene propiedades magnéticas. Ej.: arena con limaduras de hierro, partículas de hierro que puedan acompañar a los cereales ; recoger agujas o alfileres, etc.



Flotación: Se emplea para separar solamente y se agrega un líquido con peso específico que no altere a los cuerpos que forman al sistema. Ej.: aserrín y arena, corcho con minerales.

Filtración: A través de materiales porosos como el papel filtro, algodón o arena se puede separar un sólido que se encuentra suspendido en un líquido. Estos materiales permiten solamente el paso del líquido reteniendo el sólido.



Decantación: Esta técnica de separación se basa en las diferentes densidades de los componentes de las mezclas líquidas y no solubles entre sí. Esta técnica utiliza un embudo especial llamado embudo o ampolla de decantación.

Tamizado: Este método de separación es uno de los más sencillos y consiste en hacer pasar una mezcla de sólidos, de distinto tamaño, a través de un tamiz. Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos



Técnicas de separación de mezclas homogéneas

Cristalización:



Destilación: Técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.




Cromatografía: Técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido. Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente. La tinta de la lapicera de pluma, a simple vista parece totalmente homogénea, pero está formada por distintos componentes que se pueden separar con facilidad, basta dejarla correr en un medio adsorbente por acción de un disolvente. Se pueden utilizar muchos medios adsorbentes: tiza, arena, papel filtro, etc.

ELABORACIÓN de INFORMES

Recomendaciones para la elaboración de informes.
Una vez realizadas las experiencias, la persona que las ha llevado a cabo debe presentar un informe del trabajo realizado y de las conclusiones obtenidas, según las siguientes normas:

1. Debe identificarse la persona que presenta el informe. Se incluirá también la fecha de realización de la experiencia. Si se ha invertido más de un día, conviene indicar la fecha de comienzo y de terminación del trabajo.
2. Es aconsejable tener un cuaderno de trabajo personal, independientemente de que el trabajo se realice en equipo. En este cuaderno deben anotarse todos los datos referidos a la experiencia, a medida que estos se van obteniendo.
3. No conviene dejar nada pendiente de anotar aunque la actividad se tenga que interrumpir; no es aconsejable confiarse en la memoria.
4. Con independencia del orden en que se van obteniendo los datos, éstos deberán presentarse ordenados por bloques lógicos.
5. Siempre que sea posible, los datos se presentarán en una tabla y en una gráfica, lo que permitirá una rápida visión de los factores que afectan a los fenómenos estudiados.
6. El informe debe incluir un apartado en el que se describa brevemente, pero sin omitir los detalles importantes, todos los pasos seguidos en la realización de la experiencia. Y si se cree necesario un diagrama de los instrumentos empleados y su montaje.
7. Cuando se utiliza una técnica nueva, conviene detenerse en su descripción.
8. Deben incluirse todas las condiciones que puedan afectar al fenómeno estudiado y que se puedan conocer (temperatura, presión atmosférica, humedad, iluminación, etc.).
9. Las conclusiones deben presentarse en lugar visible y serán claras y concisas.
10. Cuando sea posible, conviene repetir las experiencias para obtener más datos; en este caso se calculará el valor medio.
11. Se anotarán especialmente las normas de seguridad adoptadas.
12. Conviene incluir un apartado en el que se reflejará la opinión personal: si se han aclarado conceptos, la facilidad o la dificultad en la realización del trabajo, las propuestas para mejorar las condiciones operatorias y obtener mejores resultados, etc.


Por tanto el informe debe responder al siguiente esquema general:

1. Título de la experiencia realizada.
2. Objetivos que se persiguen.
3. Introducción. Consiste en una introducción teórica referente a la experiencia a realizar.
4. Una relación con el material necesario.
5. Una descripción breve del procedimiento seguido junto con un diagrama de los instrumentos empleados y su montaje.
6. Resultados experimentales obtenidos con un encabezado para identificar cada parte de los datos tomados así como cada cálculo. El método usado para cada cálculo y las unidades de todos los valores numéricos. Se deber usar el número apropiado de cifras significativas.
7. Interpretación de los resultados y conclusiones.
8. Opinión personal.
9. Bibliografía empleada.

NORMAS DE SEGURIDAD en el LABORATORIO

Normas de seguridad en el Laboratorio

El trabajo en el Laboratorio requiere la observación de una serie de normas de de seguridad que eviten posibles accidentes debido a desconocimiento de lo que se está haciendo o a una posible negligencia de los alumnos y alumnas que estén en un momento dado, trabajando en el Laboratorio. Estas normas no sólo se aplican al área de química, sino a todas las otras áreas, como la física, biología, etc.


Normas de seguridad personales

1. Cada grupo de prácticas se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material.
2. Es conveniente la utilización de bata, ya que evita que posibles proyecciones de sustancias químicas lleguen a la piel. Por supuesto además, evitarás posibles deterioros de tus prendas de vestir.

3. Si tenés el pelo largo, es conveniente que lo lleves recogido.
4. Es aconsejable el uso de gafas de seguridad.
5. Si se está manipulando ácidos se deben usar guantes de goma.
6. Y no haría falta decir esto; pero por supuesto en el laboratorio está terminantemente prohibido fumar, tomar bebidas y comidas.
7. Antes de manipular un aparato o montaje eléctrico, desconéctalo de la red eléctrica.
8. No pongas en funcionamiento un circuito eléctrico sin que el profesor haya revisado la instalación.
9. No utilices ninguna herramienta o máquina sin conocer su uso, funcionamiento y normas de seguridad específicas.
10. Manejá con especial cuidado el material frágil, por ejemplo, el vidrio.
11. Informá al profesor del material roto o averiado.
12. Para sujetar el instrumental de vidrio y retirarlo del fuego, utilizá pinzas de madera. Cuando calientes los tubos de ensayo con la ayuda de dichas pinzas, dales cierta inclinación. Nunca mires directamente al interior del tubo por su abertura ni dirijas esta hacia algún compañero.

Normas de Utilización de Productos Químicos

1. Antes de utilizar un compuesto, asegurarse bien de que es el que se necesita, fijarse bien en el rótulo.
2. Como regla general, no agarrar ningún producto químico. Tu profesor o profesora te lo proporcionará.
3. No introduzcas la espátula o la pipeta, dentro de un frasco que tenga sustancias, si no están limpias, así se evita llevar impurezas a los frascos.
4. No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin consultar con el profesor.
5. Es muy importante que cuando los productos químicos de desecho se viertan en la pileta de desagüe, aunque estén debidamente neutralizados, debe dejarse que circule por la misma, abundante agua.
6. No tocar con las manos y menos con la boca, los productos químicos.
7. No pipetear con la boca. Utilizar la bomba manual, una jeringa o artilugio que se disponga en el Colegio.
8. Los ácidos requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, NUNCA echaremos agua sobre los ácidos; siempre al contrario, es decir, SI, se vierte el ácido sobre agua.

¡¡¡¡ RECORDÁ SIEMPRE QUE AL ÁCIDO NO LE GUSTA QUE LO MOJEN !!!!

9. Los productos inflamables (gases, alcohol, éter, etc.) no deben estar cerca de fuentes de calor. Si hay que calentar tubos con estos productos, se hará al baño María, nunca directamente a la llama.
10. Si se vierte sobre vos cualquier ácido o producto corrosivo, lavate inmediatamente con mucha agua y avisale al profesor.
11. Al preparar cualquier disolución se colocará en un frasco limpio y rotulado convenientemente. 12. Fijate en los signos de peligrosidad que aparecen en los frascos de los productos químicos.
13. Lávate las manos con jabón después de tocar cualquier producto químico. Al acabar la práctica, limpia y ordena el material utilizado.
14. Si te salpicás accidentalmente, lavá la zona con agua abundante. Si salpicás la mesa, limpiala con agua y secala después con un paño.
15. No dejes destapados los frascos ni aspires su contenido. Muchas sustancias líquidas (alcohol, éter, cloroformo, amoníaco...) emiten vapores tóxicos. Trabaja en una vitrina extractora siempre que uses sustancias volátiles. Si en alguna ocasión tenés que oler una sustancia, la forma apropiada de hacerlo es dirigir un poco del vapor hacia la nariz con movimientos de vaivén realizados con la mano. No acerques la nariz para inhalar directamente del tubo de ensayo.
16. Los ácidos y las bases fuertes han de manejarse con mucha precaución, ya que la mayoría son corrosivos y, si caen sobre la piel o la ropa, pueden producir heridas y quemaduras importantes.
17. El experimento debe ser seguido y supervisado permanentemente, por ningún motivo abandonarlo especialmente cuando se esta usando fuego.
18. Informar inmediatamente al profesor si ocurre algo extraño en el experimento.
19. No calentar ninguna sustancia si no está indicado. Sólo debe calentarse
lo indicado en la práctica, el resto del material debe quedar alejado.
20. Nunca extender el brazo por encima de la llama.

Normas de Utilización de Elementos de Vidrio.

1. Cuidado con los bordes y puntas cortantes de los tubos u objetos de vidrio.
2. El vidrio caliente no se diferencia a simple vista del vidrio frío. Para evitar quemaduras, dejarlo enfriar antes de tocarlo.
3. Las manos se protegerán con guantes o trapos cuando se introduzca un tapón en un tubo de vidrio.
4. No forzar los tampones del equipo especialmente de vidrio, intentar el movimiento de rotación
5. Si tenés que calentar a la llama el contenido de un tubo de ensayo, observa cuidadosamente estas dos normas:
§ Tené sumo cuidado y tené en cuenta que la boca del tubo de ensayo no apunte a ningún compañero. Puede hervir el líquido y salir disparado, por lo que podrías ocasionar un accidente.
§ Como ves en el dibujo, calentá por el lateral del tubo de ensayo, nunca por el fondo; agita suavemente.


Normas de utilización de balanzas.

1. Cuando se determinan masas de productos químicos con balanza, se colocará papel de filtro o un vidrio de reloj.
2. Se debe evitar cualquier perturbación que conduzca a un error, como vibraciones debidas a golpes, aparatos en funcionamiento, soplar sobre los platos de la balanza, etc.